Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Dans un premier volet de recherche, la qualité de surface et l'adhésion d'un verni sur du bois de bouleau blanc raboté selon deux procédés d'usinage ont été évaluées. Pour le rabotage hélicoïdal transversal, l'effet de l'épaisseur de coupe n'a eu aucun effet significatif sur la qualité de surface ni sur l'adhésion. L'épaisseur de coupe n'a eu non plus aucun effet significatif pour la coupe rotative. Par contre, une augmentation de la vitesse d'avance en coupe rotative entraîna une augmentation de la rugosité et de la mouillabilité de surface. Cette vitesse n'a toutefois pas affecté la performance du vernis. La microscopie électronique à balayage environnemental n'a montré aucun écrasement cellulaire pour les échantillons rabotés en coupe hélicoïdale. En revanche, la coupe rotative a produit un léger endommagement cellulaire, sous forme de rayons fléchis et de fibres déformées. Cet endommagement expliquerait pourquoi la performance du vernis fut moindre en coupe rotative qu'en coupe hélicoïdale. Les meilleures conditions de coupe de ces deux procédés ont été ensuite sélectionnées pour réaliser un deuxième volet de recherche. Dans ce second volet, les deux procédés ont donc été comparés avec le ponçage de finition. Deux types de revêtement furent appliqués sur les surfaces, l'un à base de solvant et l'autre à base d'eau. Le rabotage hélicoïdal a produit la rugosité la plus élevée, la fibrillation la plus faible, la meilleure mouillabilité et une bonne adhésion des vernis après vieillissement. La coupe rotative a généré une rugosité et une fibrillation intermédiaires, un léger endommagement cellulaire, la mouillabilité la plus faible et une bonne adhésion des vernis avant vieillissement. Le ponçage a produit la plus faible rugosité, la fibrillation et l'endommagement cellulaire les plus élevés, une mouillabilité intermédiaire et une bonne adhésion avant vieillissement. La coupe hélicoïdale s'avérerait la meilleure à long terme puisque les propriétés d'adhésion ont moins diminué suite au vieillissement. Une bonne fibrillation et l'absence d'écrasement cellulaire semblent favoriser l'étalement et la pénétration des revêtements dans le bois. Ce procédé peut donc remplacer favorablement le ponçage. La coupe rotative, quant à elle, fourni un rendement équivalent au ponçage bien qu'elle puisse être encore améliorée en augmentant l'angle d'attaque.

La qualité du bois récupéré après le passage des feux de forêt se détériore rapidement sous l'action de plusieurs espèces de longicornes qui profitent de cette soudaine disponibilité pour leur reproduction, nutrition et croissance. Ce projet visait à fournir des outils à l'industrie du sciage pour réduire les pertes économiques causées par les longicornes. Dans un premier temps, la colonisation et la ponte du longicorne noir {Monochamus scutellatus scutellatus (Say)) et autres longicornes ont été caractérisées dans cinq brûlis récents. L'abondance des adultes capturés dans des pièges à interception et des larves retrouvées dans les bûches variait selon les brûlis. Lorsque les feux ont fait rage tôt en mai, la colonisation des longicornes s'est effectuée moins intensément. La ponte saisonnière du longicorne noir suivait de près l'activité des adultes, contrairement à celle de Acmaeops proteus proteus (Kirby) où cette dernière était décalée. Ensuite, grâce à la technologie de la tomodensitométrie axiale (CT-Scan), l'estimation de la progression des dommages à plusieurs régimes de température différents selon le type d'essence a été possible. Aux températures les plus élevées (24°C et 28°C), les larves se sont développées rapidement passant ainsi moins de temps dans les tissus sous-corticaux que celles évoluant dans les bûches soumises à de basses températures. Les taux de développement sous-cortical et de progression de la profondeur des galeries mesurées étaient légèrement plus élevés chez l'épinette noire {Picea mariana Mill.) que chez le pin gris {Pinus banksiana Lamb.). Aucun oeuf n'a éclos et aucune larve ne s'est développée sous l'écorce à 12°C La progression des galeries dans les bûches soumises à 20°C ont montré des patrons de progression différents indiquant que les larves peuvent effectuer une diapause sous l'écorce ou dans le bois. À la lumière de ces résultats, des dommages importants peuvent survenir l'année même suivant le passage des feux démontrant la nécessité de débuter la récupération du bois brûlé le plus rapidement possible afin de limiter les pertes économiques causées par les larves de longicorne noir.

Le développement des peuplements dans différentes conditions écologiques de la pessière noire et la hiérarchie des arbres selon divers étages dans un peuplement (dominant, codominant ou dominé) influencent autant la forme que l’accroissement des tiges en diamètre et en hauteur. Les caractéristiques des tiges influent directement sur le volume et la qualité des produits du sciage. Les objectifs de cette recherche consistaient donc à évaluer la qualité des tiges et le rendement en sciage selon les conditions spécifiques de croissance des peuplements et des arbres. Il s’agissait aussi de construire un modèle raffiné qui décrit avec précision les relations entre la densité du peuplement, les conditions de croissance des arbres, leur accroissement sur différentes stations, les propriétés mécaniques du bois ainsi que la qualité et la valeur des produits. Des arbres (180) prélevés dans deux peuplements naturels (1) Alno rugosae - Piceetum marianae qui constitue un site riche, IQS ≈ 11 m à 50 ans (secteur Tembec) et (2) Ledo groenlandici - Piceetum marianae qui est qualifié de site pauvre, IQS ≈ 6 m à 50 ans (secteur Norbord) présentant différentes caractéristiques (âge, diamètre, position des tiges) ont été étudiés. La proportion et la fréquence des défauts tels que les courbures et le défilement ont été évaluées sur les troncs entiers. Les propriétés mécaniques du bois (MOE et MOR) ainsi que les défauts avant et après le séchage ont été déterminés directement sur chacun des sciages obtenus (1500). L’espace vital dont dispose chaque arbre pour croître a été quantifié grâce à un indice proposé. Cet indice de compétition (IC), permet de mettre en évidence la compétition que subit un arbre et de rendre possible les comparaisons avec les caractéristiques du bois. Les analyses statistiques ont en effet démontré que l’IC devient la principale variable pour expliquer les caractéristiques des arbres, le volume de bois récolté et la valeur des produits. Il s’agit donc d’élaborer un système cohérent de relations et d’équations qui traduit adéquatement la productivité en fonction de ces diverses propriétés. Cette recherche contribue aux domaines de l’aménagement des forêts et de la technologie du bois. Les résultats obtenus indiquent que les propriétés mécaniques du bois récolté dans le secteur Norbord sont nettement supérieures à celles du bois du secteur Tembec. Le MOE moyen pour toutes les pièces de sciage du secteur de Norbord atteint 13,4 GPa contre 11,2 GPa pour le bois provenant du secteur Tembec. De même, le MOR est évalué à 64,3 MPa et à 48,7 MPa respectivement pour les secteurs Norbord et Tembec. Toutefois, le volume total des produits dans le secteur Tembec se trouve à être 3,5 fois plus élevé que dans le secteur Norbord : 43,0 m3/ha (18,2 Mpmp/ha) pour Norbord et 150,5 m3/ha (63,8 Mpmp/ha) pour Tembec. En conséquence, la valeur totale par hectare ($/ha) des bois récoltés sur le territoire de Tembec (16 012 $) représente trois fois la valeur du bois de l’autre secteur (5 514 $) même si le prix par unité de volume est plus avantageux pour le bois de Norbord. / The development of black spruce stands under various ecological conditions and the hierarchy of the trees according to various heigths in a stand (dominant (over story) or dominated (under story)) influence the stem form and increment (growth rate). Stems characteristics influence directly the volume and the quality of the products. Therefore, the objectives of this research were: (1) to evaluate the quality of the stems and the yield in sawing according to specific conditions of growth of the stands and the trees; (2) to build a suitable model which describes the relationships among stand density, trees growth conditions, trees growth on various sites, mechanical properties as well as wood quality and value. Trees (180) taken in two natural stands (1) Alno rugosae – Piceetum marianae which constitute a rich site, SI ≈ 11 m at 50 years (Tembec site) and (2) Ledo groenlandici – Piceetum marianae which is described as poor site, SI ≈ 6 m at 50 years (Norbord site) showing various characteristics (age, diameter, stem position) were studied. The proportion and frequency of the defects such as curves and taper were evaluated on the entire bole. Wood mechanical properties (MOE and MOR) and defects before and after drying were directly determined for each piece of lumber (1500). The space available to each tree to grow was quantified with a new index. The index of competition (IC), characterizes the competition a tree undergoes and enables comparisons with wood characteristics. The statistical analyses indeed showed thad the IC become the principal variable to explain the characteristics of the trees, the volume of harvested wood and the value fo the products. Thus, the methodology consisted to elaborate a coherent system of equations which adequately reflects the productivity according to these various properties. This research contributes both to the fields of forest management and wood technology. The results obtained indicate that the mechanical properties of the lumber obtained in the Norbord site are definitely higher compared to lumber obtained from the Tembec site. The average MOE for lumber of the Norbord site reaches 13,4 GPa compared to 11,2 GPa for wood coming from the Tembec site. Thus, the MOR is estimated to 64,3 MPa and 48,7 MPa respectively for the Norbord and Tembec sites. However, the total volume of the products in the Tembec site is 3,5 times higher than in the Norbord site : 43,0 m3/ha (18,2 Mpmp/ha) for Norbord and 150,5 m3/ha (63,8 Mpmp/ha) for Tembec. Consequently, the total value per hectare ($/ha) of wood collected on the territory of Tembec (16 012 $) represents threefold the value of the lumber of the other site (5 514 $) even if the price per unit volume is more advantageous for the lumber of Norbord.

Ce projet porte sur la problématique de l’influence de l’humidité sur la performance des attaches boulonnées des charpentes en bois. Afin d’améliorer la justesse des règles de calcul des charpentes en bois présentées dans la norme canadienne CSA-O86, nous vérifions, dans cette étude, la pertinence du coefficient de service (KSF) appliqué aux attaches dans des teneurs en humidité (TH) variables. Pour ce faire, nous utilisons cinq types d’attaches assemblées de bois sec (TH ≈ 12%) et humide (TH ≥ 19%) et testées en trois conditions d’humidité (TH ≈ 8%; TH ≈ 12%; TH ≥ 19%). Toutes les attaches sont constituées d’une membrure de pin gris (Pinus banksiana) de 89 mm d’épaisseur et de plaques de jonctions en acier de 6,4 mm d’épaisseur, le tout assemblé de boulons de 12,7 mm de diamètre de grade 2 et, dans certains cas, de grade 5. Les attaches sont à un, deux et six boulons; pour ce dernier, on fait varier l’espacement entre les rangées et entre les boulons. Chaque série inclut six éprouvettes, avec un joint à chacune des deux extrémités, pour un total de 198 tests de traction parallèle au fil du bois en double cisaillement. Les paramètres suivants sont déterminés pour chaque test : la limite de proportionnalité, le seuil de plasticité, la charge maximale, la rigidité, la ductilité et le mode de rupture. Les résultats de cette étude révèlent que c’est l’humidité du bois lors du test et non pas lors du montage qui est plus importante pour la performance des attaches. La rigidité augmente en proportion de la diminution de l’humidité en dessous du point de saturation des fibres, qui est accompagnée par une transition du mode de rupture de ductile à fragile. Les attaches assemblées et testées humides (TH > 19%) sont les plus faibles, mais les plus ductiles. Le séchage du bois a un plus grand effet sur les attaches avec un espacement plus petit entre connecteurs : en plus de la rupture fragile, leur résistance est réduite 15% en condition très sèche (TH ≈ 8%). La diminution de la résistance d’attaches en conditions très sèches est observée; néanmoins, pour les modes de rupture fragiles, le coefficient de service (KSF) est jugé trop conservateur. Des propositions sont faites et justifiées pour le remplacement du KSF par le coefficient de service en cisaillement et en traction longitudinale (KSv et KSt) dans les cas de rupture fragile, comme il est couramment recommandé dans la norme américaine National Design Specification. / This research is focused on the effect of moisture on the performance of bolted connections in timber structures. To improve the accuracy of the engineering design of timber structures based on the Canadian standard CSA-O86, we studied the relevance of the service factor (KSF) as applied to the lateral resistance of fastenings in different moisture conditions (MC). To reach this goal, we used five connection configurations assembled with seasoned (MC ≈ 12%) and unseasoned (MC ≥ 19%) timber and tested at various moisture conditions: wet (MC ≥ 19%), dry (MC ≈ 12%) and very dry (MC ≈ 8%). All connections were 89-mm thick jack pine (Pinus banksiana) sawn lumber and 6.4-mm thick steel side plates assembled with 12.7-mm diameter bolts of grade 2 and, in some cases, of grade 5. The joints included one, two or six bolts; in the latter, the fasteners were installed in two rows with various spacing between the rows and between the bolts in a row. Each series consisted of six specimens, with a joint at both ends, with a total of 198 tests in tension parallel to grain of wood in double shear. The following parameters were determined from each test: proportional limit, yield point, maximum load, stiffness, ductility and failure mode. Results of the study revealed that it was moisture content at test and not at the time of assembly that influenced the performance of the tested connections the most. The stiffness increased in direct proportion with the decrease of moisture content below the fibre saturation point, which was accompanied with a transition from ductile to brittle failure. Connections assembled and tested unseasoned (MC > 19%) were the weakest but the most ductile. Seasoning had the highest effect on the connections with the minimum spacing of fasteners within and between the rows: not only were they the most brittle, their load capacity was reduced 15% in very dry conditions (MC ≈ 8%). The reduction of load capacity of connections in very dry conditions was observed; yet for brittle failure modes, the service factor KSF was found to be overly conservative. Proposals are put forward and justified to replace the KSF by service condition factors in longitudinal shear and tension (KSv and KSt) in case of brittle failure modes, which is the current recommended practice in the US National Design Specification.

Le marché industriel requiert une production de qualité à des prix compétitifs, comme c’est le cas dans l’industrie du rabotage de bois. L’impact des temps d’arrêt sur la productivité est un phénomène complexe et la maîtrise de ce phénomène constitue toujours une avancée pour les industriels. L’objectif de ce mémoire est d’analyser et d'identifier les causes spécifiques de la dégradation de la performance du procédé de rabotage. Le processus de résolution de problèmes proposé dans notre étude est inspiré de la démarche DMAIC (Définir, Mesurer, Analyser, Innover, Contrôler) de Six Sigma. L'application de la démarche DMAIC dans notre étude a révélé que 80% de la non-performance est occasionnée par des arrêts non planifiés des machines. Afin de remédier à cette problématique, il faut contrôler la qualité des intrants et éliminer les dysfonctionnements de la ligne de production. Cela doit passer par la mise en place d'une stratégie de maintenance préventive basée sur la fiabilité. / The industrial market requires a good quality production with competitive prices; this is the case in the wood planing industry. The downtime impact on productivity is a complex phenomenon, and understanding this phenomenon represents a real challenge for industrials. The main goal of this thesis is to analyse and identify the specific causes of the planing process performance degradation. The process put forward in our study is inspired by the DMAIC approach (Define, Measure, Analyze, Improve, Control) of Six Sigma. The use of the DMAIC approach in our study showed that 80% of non-performance is due to the unscheduled downtime of machines. To solve this issue, it is essential to eliminating the not quality of the inputs and dysfunctions of the production line and this should be done by implementing a preventive maintenance strategy; Reliability Centered Maintenance (RCM).

Cette étude vise à améliorer les connaissances reliées à la pratique de l’éclaircie commerciale (EC) et à ses effets sur la qualité et la valeur monétaire des produits transformés. Un dispositif de suivi de l’EC établi dans différentes régions a été remesuré et des billes d’épinettes noires provenant de peuplements éclaircis 10 à 13 ans auparavant et non éclaircis ont été prélevées, puis sciées en madriers. Des essais mécaniques en flexion (MOE, MOR) ont été réalisés. Les données ont été soumises soit à une ANOVA, une régression linéaire ou une régression logistique. Les résultats démontrent que l’EC a eu un effet sur l’accroissement des arbres (P < 0,001), sur leur valeur (P < 0,001), et sur la quantité (P = 0,011) et la taille (P = 0,031) des nœuds, sans avoir d’impact sur la résistance mécanique (P > 0.05) du bois. Ces résultats indiquent que l’EC permet d’augmenter la valeur des arbres sur pied. / The main purpose of this study is to improve the knowledge related to commercial thinning (CT), its application and its effects on the quality and economic value of processed products. A network of plots that aimed to monitor the long-term effects of CT was measured. Black spruce logs were harvested from treated stands (conducted 10-13 years before) and control stands and then processed in lumber. Bending stiffness tests were performed to measure the moduli of elasticity (MOE) and rupture (MOR). The quality and financial datas were submitted to different statistical analysis: ANOVA, linear regression or logistic regression. The results show that commercial thinning had a positive effect on the diameter growth of residual trees (P = 0.001) and the total value of lumber products (P = 0.001). The treatment also increased the quantity (P = 0.011) and size (P = 0.031) of knots, although no significant effects were detected on MOE and MOR (P > 0.05). Tree volume and their value increased with DBH in populations that had been subjected to a commercial thinning. These results suggest that commercial thinning may be included in forest management strategies that aim to increase the value of standing trees.

Les bâtiments et les matériaux de construction doivent avoir un degré de résistance au feu suffisant pour prévenir l'effondrement prématuré de la structure et fournir des moyens sécuritaires d'évacuation des occupants tels qu'exigés dans le Code National du bâtiment au Canada. Jusqu'à maintenant, l'Annexe B de la norme CSA O86 « Règles de calcul des charpentes en bois » fournit une méthode de calculs afin de déterminer la résistance au feu des éléments structuraux en bois massif. Toutefois, cette méthode ne considère pas l'effet du temps, le mode de rupture et l'interaction entre les différents matériaux en situation incendie. Ce projet de recherche étudie la performance au feu des assemblages utilisant des vis auto-taraudeuses pour les constructions massives en bois au Canada. Dans un premier temps, des essais expérimentaux combinés à des résultats d'articles scientifiques fourniront une représentation du comportement mécanique d'assemblages vissés utilisés dans la construction massive en bois. Dans un second lieu, ces données expérimentales viendront valider un modèle thermique par la méthode des éléments finis prédisant le transfert thermique en situation incendie. Puis, les résultats expérimentaux pourront être comparés avec les valeurs caractéristiques prédites par calculs selon la méthode de conception de la norme la norme CSA O86 « Règles de calcul des charpentes en bois » utilisée au Canada. Les résultats présentent la grande performance de feu de l'utilisation de vis auto-taraudeuses utilisées dans les assemblages en bois lamellé-collé sous longue durée d'exposition. Étant généralement de plus petit diamètre et plus élancées que les boulons et les goujons, les vis auto-taraudeuses limitent la conduction thermique le long de la section transversale et maintiennent la température le long de l'attache relativement faible. Principalement influencée par la réduction de la résistance du bois à des températures élevées, l'étude présente de nouveaux principes de conception pour prédire les profils de température le long de l'attache non protégée avec l'influence de la zone chauffée thermiquement du bois afin de déterminer la longueur de pénétration résiduelle qui fournira la résistance résultante. Lors du maintien d'une capacité structurale adéquate des fibres du bois, la capacité des vis auto-taraudeuses a été peu influencée par une augmentation de la durée d'exposition. La méthode de conception présentée ici permet de calculer la résistance résiduelle des vis auto-taraudeuses non protégées exposées au feu jusqu'à deux heures. / Buildings and building materials are required to provide sufficient fire-resistance to prevent collapse and safe means of evacuation to the occupants based on requirements set forth in the National Building Code of Canada. Annex B of the Canadian standard for wood engineering design provides a design methodology to calculate structural fire-resistance of large cross-section timber elements. However, it does not address failure modes, interactions between materials and reduced capacities under fire. This project addresses the connection design using self-tapping screw in mass timber construction in Canada. First, a test program combined with several researcher results were carried out to provide a good representation of the mechanical behavior of screw connections commonly used in mass timber construction. Secondly, the test results are used to validate a three-dimensional transient heat transfer model using the finite element method and to predict the heat transfer when exposed under fire conditions. Then, the test results were compared with the predicted characteristic and average withdrawal resistance values according to the design methodology in the Canadian standard for wood engineering design used in Canada. The results present the great fire performance of using self-tapping screws under long time exposure on connections in mass timber construction. The smaller heated behavior has limited thermal conduction along the cross-section area and maintained the temperature profiles relatively low along the self-tapping screw shanks for long fire exposures. Based on the heat affected area, the study presents new design principles to determine the residual length of penetration that would provide adequate load-capacity of the fastener under fire conditions. When maintaining adequate structural capacity of the surrounding wood fibers, the capacity of the self-tapping screw was not influenced with an increase of exposure duration. The design method presented herein allows calculating the residual capacity of unprotected STS exposed to fire up to 2-hours.

Dans le contexte industriel d'aujourd'hui, la compétitivité est fortement liée à la performance de la chaîne d'approvisionnement. En d'autres termes, il est essentiel que les unités d'affaires de la chaîne collaborent pour coordonner efficacement leurs activités de production, de façon a produire et livrer les produits à temps, à un coût raisonnable. Pour atteindre cet objectif, nous croyons qu'il est nécessaire que les entreprises adaptent leurs stratégies de planification, que nous appelons comportements, aux différentes situations auxquelles elles font face. En ayant une connaissance de l'impact de leurs comportements de planification sur la performance de la chaîne d'approvisionnement, les entreprises peuvent alors adapter leur comportement plutôt que d'utiliser toujours le même. Cette thèse de doctorat porte sur l'adaptation des comportements de planification des membres d'une même chaîne d'approvisionnement. Chaque membre pouvant choisir un comportement différent et toutes les combinaisons de ces comportements ayant potentiellement un impact sur la performance globale, il est difficile de connaître à l'avance l'ensemble des comportements à adopter pour améliorer cette performance. Il devient alors intéressant de simuler les différentes combinaisons de comportements dans différentes situations et d'évaluer les performances de chacun. Pour permettre l'utilisation de plusieurs comportements dans différentes situations, en utilisant la technologie à base d'agents, nous avons conçu un modèle d'agent à comportements multiples qui a la capacité d'adapter son comportement de planification selon la situation. Les agents planificateurs ont alors la possibilité de se coordonner de façon collaborative pour améliorer leur performance collective. En modélisant les unités d'affaires par des agents, nous avons simulé avec la plateforme de planification à base d'agents de FORAC des agents utilisant différents comportements de planification dits de réaction et de négociation. Cette plateforme, développée par le consortium de recherche FORAC de l'Université Laval, permet de simuler des décisions de planification et de planifier les opérations de la chaîne d'approvisionnement. Ces comportements de planification sont des métaheurisciques organisationnelles qui permettent aux agents de générer des plans de production différents. La simulation est basée sur un cas illustrant la chaîne d'approvisionnement de l'industrie du bois d'œuvre. Les résultats obtenus par l'utilisation de multiples comportements de réaction et de négociation montrent que les systèmes de planification avancée peuvent tirer avantage de disposer de plusieurs comportements de planification, en raIson du contexte dynamique des chaînes d'approvisionnement. La pertinence des résultats de cette thèse dépend de la prémisse que les entreprises qui adapteront leurs comportements de planification aux autres et à leur environnement auront un avantage concurrentiel important sur leurs adversaires.

Le bois subit une demande croissante comme matériau de construction dans les bâtiments de grandes dimensions. Ses qualités de matériau renouvelable et esthétique le rendent attrayant pour les architectes. Lorsque comparé à des produits fonctionnellement équivalents, il apparait que le bois permet de réduire la consommation d’énergie non-renouvelable. Sa transformation nécessite une quantité d’énergie inférieure que l’acier et le béton. Par ailleurs, par son origine biologique, une structure en bois permet de stocker du carbone biogénique pour la durée de vie du bâtiment. Maintenant permis jusqu’à six étages de hauteur au Canada, les bâtiments de grande taille en bois relèvent des défis de conception. Lors du dimensionnement des structures, les zones des connecteurs sont souvent les points critiques. Effectivement, les contraintes y sont maximales. Les structures peuvent alors apparaitre massives et diminuer l’innovation architecturale. De nouvelles stratégies doivent donc être développées afin d’améliorer la résistance mécanique dans les zones de connecteurs. Différents travaux ont récemment porté sur la création ou l’amélioration de types d’assemblage. Dans cette étude, l’accent est mis sur le renforcement du bois utilisé dans la région de connexion. L’imprégnation a été choisie comme solution de renfort puisque la littérature démontre qu’il est possible d’augmenter la dureté du bois avec cette technique. L’utilisation de cette stratégie de renfort sur l’épinette noire (Picea Mariana (Mill.) BSP) pour une application structurale est l’élément de nouveauté dans cette recherche. À défaut d’effectuer une imprégnation jusqu’au coeur des pièces, l’essence peu perméable de bois employée favorise la création d’une mince couche en surface traitée sans avoir à utiliser une quantité importante de produits chimiques. L’agent d’imprégnation est composé de 1,6 hexanediol diacrylate, de triméthylopropane tricacrylate et d’un oligomère de polyester acrylate. Une deuxième formulation contenant des nanoparticules de SiO2 a permis de vérifier l’effet des nanoparticules sur l’augmentation de la résistance mécanique du bois. Ainsi, dans ce projet, un procédé d’imprégnation vide-pression a servi à modifier un nouveau matériau à base de bois permettant des assemblages plus résistants mécaniquement. Le test de portance locale à l’enfoncement parallèle au fil d’un connecteur de type tige a été réalisé afin de déterminer l’apport du traitement sur le bois utilisé comme élément de connexion. L’effet d’échelle a été observé par la réalisation du test avec trois diamètres de boulons différents (9,525 mm, 12,700 mm et 15,875 mm). En outre, le test a été effectué selon un chargement perpendiculaire au fil pour le boulon de moyen diamètre (12,700 mm). La corrélation d’images numériques a été utilisée comme outil d’analyse de la répartition des contraintes dans le bois. Les résultats ont démontré une portance du bois plus élevée suite au traitement. Par ailleurs, l’efficacité est croissante lorsque le diamètre du boulon diminue. C’est un produit avec une valeur caractéristique de la portance locale parallèle au fil de 79% supérieure qui a été créé dans le cas du test avec le boulon de 9,525 mm. La raideur du bois a subi une augmentation avoisinant les 30%. Suite au traitement, la présence d’une rupture par fissuration est moins fréquente. Les contraintes se distribuent plus largement autour de la région de connexion. Le traitement n’a pas produit d’effet significatif sur la résistance mécanique de l’assemblage dans le cas d’un enfoncement du boulon perpendiculairement au fil du bois. De même, l’effet des nanoparticules en solution n’est pas ressorti significatif. Malgré une pénétration très faible du liquide à l’intérieur du bois, la couche densifiée en surface créée suite au traitement est suffisante pour produire un nouveau matériau plus résistant dans les zones de connexion. Le renfort du bois dans la région des connecteurs doit influencer le dimensionnement des structures de grande taille. Avec des éléments de connexion renforcés, il sera possible d’allonger les portées des poutres, multipliant ainsi les possibilités architecturales. Le renfort pourra aussi permettre de réduire les sections des poutres et d’utiliser une quantité moindre de bois dans un bâtiment. Cela engendrera des coûts de transport et des coûts reliés au temps d’assemblage réduits. De plus, un connecteur plus résistant permettra d’être utilisé en moins grande quantité dans un assemblage. Les coûts d’approvisionnement en éléments métalliques et le temps de pose sur le site pourront être revus à la baisse. Les avantages d’un nouveau matériau à base de bois plus performant utilisé dans les connexions permettront de promouvoir le bois dans les constructions de grande taille et de réduire l’impact environnemental des bâtiments. / Wood experiences a growing demand as a construction material in tall buildings. Its aesthetic qualities and the fact that it is a renewable material make it attractive for architects. When compared to functionally equivalent products, it appears that the wood decreases non-renewable energy consumption and total energy demand. Plus, wood carbon storage can reduce the environmental footprint of buildings when compared to steel or concrete. Now allowed up to six stories high in Canada, tall wood buildings are matter for important design challenges. When designing structures, the connector areas are often the critical points. Indeed, the stresses are highest there. Thus, the structures tend to appear massive and to reduce architectural innovation. New strategies need to be developed to improve the mechanical strength in the connector zone. Various studies have recently brought on creating or improving assembly type. In this study, the aim is to target the material used in the connection area by reinforcing it. The impregnation was chosen as the strengthening solution since the literature demonstrates that it is possible to increase the wood hardness with this technique. The use of this treatment on black spruce (Picea Mariana (Mill.) BSP) as a structural application is the novelty element in this research. Despite a full piece impregnation, the low permeability wood species helped to create a thin layer of densified surface without having to use a large quantity of chemicals. A vacuum-pressure impregnation process was used to develop a new wood-based material more performant in assemblies. The impregnation agent was composed of 1,6 hexanediol diacrylate, trimethylolpropane tricacrylate and of a polyester acrylate oligomer. A second formulation containing SiO2 nanoparticles allowed to verify the effect of the nanoparticles on the treatment. The dowel-bearing strength test was performed to determine the contribution of the treatment on the wood used as a connector element. The scale effect was observed by performing the test with three different diameters of bolts (9.525 mm, 12.700 mm and 15.875 mm). In addition, the test was carried out according to a load applied in the perpendicular to grain direction for the mean diameter of bolt (12.700 mm). The digital image correlation was used while executing the dowel-bearing test as an analytical tool to compare the differences between strain fields before and after the reinforcement treatment. Results have shown higher bearing strengths after treatment. Furthermore, the efficiency was increased more the bolt diameter decreased. The best results were defined as a 79% greater dowel bearing strength for the characteristic value using the bolt of 9.525 mm. The stiffness of treated wood was higher of approximately 30%. Better mechanical performances after treatment are associated to the increase of density giving by the polymerization of formulation at the border of the bolt hole. Change in dowel bearing strength was almost nonexistent for the perpendicular to grain orientation. Low depth penetration due to the wood anatomy limiting the permeability in the perpendicular to grain direction caused this phenomenon. For the treated sample, the presence of a cracking failure was less common. With the digital image correlation analysis, the strains were found to be distributed more widely around the connection area. Also, no significant differences were found in the samples treated with and without nanoparticles. A slightly lower chemical retention was observed for the treated with nanoparticles sample group due to the accumulation of nanoparticles acting as a barrier at wood surface. Normally, this could lead to better densification of the external layer of the wood, but in this case mechanical performances were the same. There is no need to add nanoparticles and increase the cost of chemicals. Despite a very low penetration of the liquid inside the timber, the densified layer created at wood surface is suitable to produce a new, strong material in the connecting areas. The reinforcement of wood in connectors region could influence the design of large structures. With strengthen connection elements, it would be possible to extend the beams spans, thus multiplying the architectural possibilities. The reinforcement could also reduce the sections of beams and decrease the need in construction materials. This would result in diminished transport costs and faster assembly times. In addition, a fewer quantity of connector elements could be needed, reducing the supply costs in metal elements as well. The outcomes of a new and more efficient wood-based material used in connections would promote wood in tall buildings while helping to lower the environmental impact of buildings.

L'épinette noire est considérée comme l'une des essences commerciales résineuses les plus importantes de la forêt boréale du Québec (Gagnon et Morin 2001). Selon Larson 1963 (Lejeune 2004), le rendement en sciage dépend principalement des caractéristiques morphologiques de l'épinette comme la hauteur des arbres et le défilement. Le projet a consisté à reconstituer la forme 3D des tiges d'épinette noire et du sapin baumier avec les modèles de défilement développés par Schneider et al. (2014), à partir de leurs diamètres et hauteurs respectifs issus des données de l'inventaire écoforestier du Ministère des Forêts de la Faune et des Parcs (MFFP), (1360 placettes réparties dans le Québec forestier méridional). Le logiciel Optitek (développé chez FPInnovations) a ensuite été utilisé pour simuler le rendement théorique optimal en sciage de chaque placette. Une analyse de ce rendement a permis d'évaluer l'effet de variables géographiques, bioclimatiques, stationnelles et dendrométriques sur le rendement en sciage chez ces deux essences. L'effet de ces différentes variables a également été étudié en fonction du contexte du marché moyen du bois. Les résultats indiquent que le rendement en sciage augmente avec la hauteur des placettes mais différemment selon les configurations d'usines. Les modèles basés sur un diamètre minimum d'utilisation à 7.5 cm fournissent des estimations plus précises et des gains importants en termes de rendement en sciage et de produits forestiers que ceux basés sur un diamètre marchand à 9 cm fin bout. Les modèles d'analyses paramétrés en fonction des variables géographiques, dendrométriques et du bioclimat expliquent de façon significative la variation du rendement théorique en sciage (PMP/m³, types de produits p. ex. 10, 12, 16 pieds) à l'échelle de la placette. Ceux-ci révèlent une augmentation du rendement en sciage et qu'un fort indice de défilement des tiges dans les faibles densités influence à la baisse ce rendement suivant le type de configuration de l'usine 16'.