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www.fpinnovations.ca
Construction multiétagée et panneaux massifs en bois :Un nouveau tremplin pour l’industrie de la construction en boisSylvain Gagnon, [email protected]
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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
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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
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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
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Systèmes hybrides dans les constructions
multiétagées
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• 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
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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
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• 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
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Condos – City Walk, Californie
Source: Kevin Cheung, WWPA
Pine Square – Pacific Court
Charpente légère en bois avec une structure de béton
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Poutres et poteaux en bois avec renforcement de béton
Cage en béton armé
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Systèmes de planchers et de murs
innovants
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Dalles préfabriquées en béton avec une structure d’acier
Structure mixte Béton - Acier
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Source: Binder
Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisésCross-Laminated Timber (CLT) Panels
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• 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
Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisésCross-Laminated Timber (CLT) Panels
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• 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)
Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisésCross-Laminated Timber (CLT) Panels
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Configurations
Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisésCross-Laminated Timber (CLT) Panels
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• 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.)
Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisésCross-Laminated Timber (CLT) Panels
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Remplacement du noyau en béton par des panneaux CLT
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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
Panneaux massifs ou Panneaux Lamellés-croisésCross-Laminated Timber (CLT) Panels
University of ViennaDesign and construction details
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Essais en laboratoire
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Source: Traetta, G. - Graz, 2007
Systèmes de connexions
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Lap (step) jointFilled-in joint
Double filled-in joint
Systèmes de connexions
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Essais en laboratoire – vibration des planchers
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Essais en laboratoire – acoustique et feu
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S-958
Essais en laboratoire – résistance aux séismes
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Source: Kaufmann
Dalle pleine en bois lamellé-collé (BLC)
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Source: K
aufmann and S
ohm
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
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Dalle pleine en bois lamellé-collé (BLC)
Source: Kaufmann and Sohm
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Autres types de planchers innovants
Source: Martinsons
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Dalles en caisson avec isolation intégrée
(acoustique)
Autres types de planchers innovants
Source: LIGNATUR
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Plancher hybride construit avec
des poutrelles ajourées en
acier et panneaux de bois
(BLC, X-LVL, CLT)
Autres types de planchers innovants
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Construction multiétagée
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Bâtiments multiétagés dans le monde
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8 étages (7 en bois plus 1 en béton)
Multifamilial
8 étages (Suède)
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8 étages (7 en bois plus 1 en béton)
8 étages
Ville de Växjö
Suède
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Habitation collective
Logement collectif 8 étages (7 tout bois)Växjö, Suède
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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
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Source: Växjö University
Plancher préfabriqué avec
lamellé-collé et panneaux
massifs (CLT)
8 étages (7 en bois plus 1 en béton)
Services électriques
et mécaniques
installés en usine
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5 étages (4 en bois plus 1 en béton)
5 étages
Berlin
Allemagne
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5 étages (4 en bois plus 1 en béton)
Cages d’escaliers et d’ascenseurs en béton préfabriqué
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5 étages (4 en bois plus 1 en béton)
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5 étages (4 en bois plus 1 en béton)
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9 étages
Londres
Angleterre
9 étages (8 en bois et 1 en béton)
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Murray Grove Building, London, GB8 étages en bois sur 1 étage en béton
9 étages (8 en bois et 1 en béton)
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Source: KLH et Binder
9 étages (8 en bois et 1 en béton)
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7 étages en bois lamellé-collé
7 étages
Berlin
Allemagne
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7 étages en bois lamellé-collé
![Page 48: 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](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021903/5b9d091c09d3f2443d8b5802/html5/thumbnails/48.jpg)
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)
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Poutres et poteaux en
bois avec cages en
béton armé
6 étages en bois lamellé-collé
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![Page 51: 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](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021903/5b9d091c09d3f2443d8b5802/html5/thumbnails/51.jpg)
6 étages en panneaux massifs
![Page 52: 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](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021903/5b9d091c09d3f2443d8b5802/html5/thumbnails/52.jpg)
Scotia Place, New ZealandSource: Moore
12 étages – bâtiment multifamilial
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12 étages – bâtiment multifamilial
Dalle en bois
lamellé-collé
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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
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Défis à l’utilisation du bois dans les
constructions hybrides et multiétagées
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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 :
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1) Système de résistance latéral
2) Compatibilité entre les matériaux
3) Sécurité incendie
4) Connexions
5) Coût et rentabilité du projet
6) Impact environnemental
Performances minimales à rencontrer :
Défis à l’utilisation du bois dans les constructions hybrides et multiétagées
![Page 58: 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](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021903/5b9d091c09d3f2443d8b5802/html5/thumbnails/58.jpg)
S-958
Essais sismiques à grande échellee (Japon)
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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 :
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• 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
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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 :
![Page 62: 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](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021903/5b9d091c09d3f2443d8b5802/html5/thumbnails/62.jpg)
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 :
![Page 63: 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](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021903/5b9d091c09d3f2443d8b5802/html5/thumbnails/63.jpg)
Systèmes novateurs de connexions
Connection system components & Hardware
Requires CNC Technology
LBS from Sumitomo Forestry Co. System
![Page 64: 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](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021903/5b9d091c09d3f2443d8b5802/html5/thumbnails/64.jpg)
Sekisui Beam-Post Connection System
Systèmes novateurs de connexions
![Page 65: 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](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021903/5b9d091c09d3f2443d8b5802/html5/thumbnails/65.jpg)
NCN-SE Connection System - Japan
Systèmes novateurs de connexions
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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 :
![Page 67: 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](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021903/5b9d091c09d3f2443d8b5802/html5/thumbnails/67.jpg)
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 :
![Page 68: 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](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021903/5b9d091c09d3f2443d8b5802/html5/thumbnails/68.jpg)
Code national du bâtiment 2005 basé sur
des objectifs
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•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
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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 multi étagées
Performances minimales à rencontrer :
![Page 71: 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](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022021903/5b9d091c09d3f2443d8b5802/html5/thumbnails/71.jpg)
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…
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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
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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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