L'adoption des principes de l'économie circulaire (ÉC) dans le secteur de la construction offre un changement transformateur d'une approche linéaire à une approche circulaire, caractérisée par la prolongation de la durée de vie des matériaux, la mise en œuvre de processus de fabrication plus intelligents et la valorisation des flux de déchets. Cette transition se traduit par une réduction des impacts environnementaux associés au secteur, favorisant ainsi une plus grande durabilité. Cette thèse, divisée en trois axes, examine l'intégration des constructions en bois dans le paradigme de l'économie circulaire, en mettant particulièrement l'accent sur les stratégies de fin de vie des matériaux de construction. Dans le premier axe, un cadre conceptuel a été proposé pour guider l'application de diverses stratégies de l'ÉC. Dans le deuxième axe, quatre systèmes de construction au Québec, Canada, ont été comparés à l'aide de la méthode d'évaluation du cycle de vie (ACV), basée sur les stratégies actuelles de fin de vie, et lorsque la circularité des matériaux a été augmentée à la fin de vie. Enfin, le troisième axe s'est concentré sur le développement de pistes circulaires pour intégrer davantage de stratégies de l'ÉC dans les pratiques actuelles de fin de vie dans le secteur de la construction. Dans le premier axe, tout d'abord, une définition de l'ÉC a été élaborée dans les limites de cette étude. Ensuite, sur la base de la définition, un cadre conceptuel a été développé. Ce cadre a montré comment différentes stratégies de l'ÉC pourraient être appliquées à la fin de vie des matériaux de construction et comment leur application devrait être évaluée. Le deuxième axe a comparé quatre systèmes de construction courants (bois massif, béton, acier et ossature légère) au Québec, Canada, du point de vue de leur impact environnemental en utilisant la méthode d'analyse du cycle de vie (ACV). L'analyse, menée dans divers scénarios, a révélé que les pratiques de fin de vie des résidus de construction, de démolition et de rénovation (CRD) au Québec ont actuellement une circularité très faible. Les résultats de cet axe ont montré que malgré des taux de recyclage plus élevés des résidus de CRD dans d'autres régions, les gains environnementaux restaient relativement faibles et que l'application de l'ÉC ne doit pas se limiter à l'augmentation de la stratégie de recyclage. De plus, parmi les quatre bâtiments, le bâtiment en ossature légère a démontré des impacts environnementaux inférieurs dans tous les scénarios, tandis que la structure en bois massif présentait un potentiel significatif de réduction des impacts avec une circularité accrue en fin de vie. Dans le troisième axe, des pistes circulaires à court et à long terme ont été développées pour le bâtiment en bois massif, qui a été identifié comme le bâtiment ayant le plus grand potentiel de réduction des impacts environnementaux avec une plus grande circularité. Ces pistes ont décrit quatre pratiques détaillées de fin de vie pour chacun des résidus de CRD du bâtiment étudié. Ces pistes ont permis une réduction remarquable des catégories d'impact du changement climatique et de l'eutrophisation par rapport aux pratiques actuelles de fin de vie au Québec. Les pistes à court terme proposaient une augmentation optimisée de la circularité des pratiques actuelles de fin de vie, tandis que les pistes à long terme encourageaient des changements dans la sélection des matériaux et le développement d'infrastructures pour appliquer des niveaux de circularité plus élevés dans le secteur de la construction. / The adoption of circular economy (CE) principles in the construction sector offers a transformative shift from a linear to a circular approach, characterized by extending material lifespan, implementing smarter manufacturing processes, and valorizing waste streams. This transition results in lowering the associated environmental impacts associated with the sector, thereby fostering greater sustainability. This thesis, divided in three axes, examines the integration of wooden constructions within the CE paradigm, with a particular emphasis on end-of-life (EoL) strategies for building materials. Within the first axis a conceptual framework was proposed to guide the application of various CE strategies. In the second axis, four construction systems in Quebec, Canada were compared with the life cycle assessment (LCA) method, based on the current EoL strategies, and when circularity of the materials were increased at the EoL. Finally, the third axis focused on the development of circular trails to integrate more CE strategies in the current EoL practices in the construction sector. In the first axis, at first a definition for CE was elaborated within the scopes of the study. Then, based on the definition, a conceptual framework was developed. This framework showed how different circular economy strategies could be applied to the EoL of the building materials and how their application should be evaluated. The second axis compared four common building systems (mass timber, concrete, steel, and light wood frame) in Quebec, Canada, from the aspect of their environmental impact using the life cycle assessment (LCA) method. The analysis, conducted under various scenarios, revealed that EoL practices for construction and demolition waste (CDW) in Quebec currently have very low circularity. The results of this axis showed that despite higher recycling rates of CDWs in other regions, the environmental gains remained relatively low, and that the application of CE should not be limited to only increasing the recycling strategy. Furthermore, among four buildings, the light wood frame structure demonstrated lower environmental impacts across all scenarios, while the mass timber structure exhibited significant potential for impact reduction with increased circularity at EoL. Within the third axis, short-term and long-term circular trails were developed for the mass timber building as this system was identified as having more potential for lowering the environmental impacts within more circularity. These trails outlined four detailed EoL practices for each of the CDWs of the studied building, resulting in remarkable decrease in climate change and eutrophication environmental impact categories compared to current EoL practices in Quebec. The developed short-term trails proposed an optimized increase in the circularity of current EoL practices, while long-term trails encouraged comprehensive changes in the material selection and development of infrastructure to apply higher levels of circularity in the construction sector.

Au Canada, le secteur du bâtiment émet 17% de toutes les émissions de GES et consomme 50% de toute l'énergie primaire. Dans un contexte de mix énergétique à faible impact environnemental comme celui qui prévaut dans la province de Québec (Canada), une grande partie de ces pourcentages est attribuable à l'énergie intrinsèque. Celle-ci peut représenter jusqu'à 46% de toute l'énergie consommée sur le cycle de vie d'un bâtiment pour une durée de vie de 50 ans. La moitié de ce pourcentage est attribuable à la combinaison de la structure et de l'enveloppe du bâtiment. La plupart des études déjà réalisées ayant comparé différents systèmes d'enveloppe pour un bâtiment résidentiel, ce projet vise à quantifier la contribution des impacts intrinsèques initiaux aux impacts environnementaux du cycle de vie d'assemblages de mur extérieur pour un bâtiment à bureaux situé dans la ville de Québec (Canada). Une analyse du cycle de vie du berceau au tombeau (cradle-to-grave) a été réalisée sur huit assemblages de mur extérieur. Les impacts environnementaux ont été évalués à l'aide du logiciel open LCA, de la base de données ecoinvent et de la méthode d'évaluation des impacts TRACI. L'énergie consommée lors de la phase d'utilisation du bâtiment a été simulée à l'aide du logiciel EnergyPlus. Les résultats indiquent que la contribution des impacts intrinsèques initiaux au cycle de vie des assemblages de mur est de 41% à 66%. Les résultats suggèrent que, dans un tel contexte, les impacts intrinsèques initiaux peuvent devenir la principale source d'impacts environnementaux dans le cycle de vie des assemblages de mur. Les résultats de ce projet feront comprendre aux dirigeants l'importance d'évaluer les impacts intrinsèques lors des premières étapes de la conception des bâtiments dans l'objectif de construire des bâtiments plus durables. Ces résultats guideront également les praticiens dans la sélection d'assemblages muraux plus durables en fonction de leurs impacts environnementaux. / In Canada, the building sector account for 17% of all GHG emissions and consumes 50% of all primary energy. In the context of a low environmental impact energy mix such as the one prevailing in the province of Quebec (Canada) a large part of these percentages is attributable to embodied energy. In such a context, the embodied energy of building materials can account for up to 46% of a building's life cycle energy over a 50-year service life. Half of this energy corresponds to the combination of the structure and the building envelope. While most studies have compared different residential building systems or wall assemblies, this study aims to quantify the contribution of initial embodied impacts to the environmental impacts of wall assemblies' life cycle for the exterior walls of an office building in Quebec City (Canada). Cradle-to-grave life cycle assessments were conducted on eight wall assemblies. The life cycle assessment impacts were evaluated using openLCA, the ecoinvent database and the TRACI method. Energy use during the building use stage was simulated using EnergyPlus. The results indicate that initial embodied impacts can account for 41% to 66% of all environmental impacts throughout the wall assemblies' life cycle. These results suggest that in a low environmental impact energy mix, the initial embodied impacts can become the dominant source of environmental impacts in wall assemblies' life cycle. The results of this study will help decision makers understand the importance of assessing embodied impacts in the early stages of building design to conceive more sustainable buildings. These results will also guide practitioners in selecting more sustainable wall assemblies based on their environmental impacts.

La conception de l'assemblage plafond-plancher dans un bâtiment en bois peut être un défi en raison de ses aspects multidisciplinaires et des limitations d'espace. En tant qu'un composant du bâtiment, cet espace possède un rôle structural et représente un volume dans lequel passent les systèmes de la mécanique du bâtiment. L'objectif de ce travail est de démystifier l'assemblage plafond-plancher à travers une recherche bibliographique et des entrevues semi-dirigées et de développer ensuite une méthodologie d'optimisation multi-objectif pour une conception optimale de ce sandwich. Le modèle développé intègre tant la partie structurale que les systèmes de la mécanique du bâtiment, dont un but de minimiser l'épaisseur de l'assemblage tout en optimisant le système de ventilation qui passe dedans. L'algorithme NSGA-II est utilisé dans le processus d'optimisation. Une étude de cas sur un assemblage plafond-plancher dans un bâtiment en bois a été réalisée pour évaluer le modèle développé, où trois configurations d'assemblage ont été testées. Dans la première configuration, le réseau de ventilation passe à travers la structure, soit en parallèle aux poutres, soit en les traversant. Dans ce cas, des ouvertures seront nécessaires à condition que le diamètre de la conduite ne dépasse pas 15% de la hauteur des poutres. Dans la deuxième configuration, on considère que les poutres sont renforcées, pour donner une tolérance supplémentaire relative à l'ouverture au niveau des poutres allant jusqu'à 30% de leur hauteur. La troisième configuration est la méthode traditionnelle où aucune ouverture n'est autorisée et le réseau de ventilation passe en dessous de la structure. Pour les trois configurations, deux types de dispositions des gaines de ventilation ont été évaluées. Les meilleures solutions sont présentées sous la forme de fronts de Pareto. L'analyse des résultats montre que l'optimisation de la configuration traditionnelle de l'assemblage donne toujours de meilleures solutions (où l'épaisseur de l'assemblage varie de 0.65 m à 0,87m et la perte de pression varie de 50 Pa à 105 Pa) comparativement aux deux autres configurations. / The design of the ceiling-to-floor assembly in timber buildings can be challenging due to its multidisciplinary aspects, space limitations, and requirements of timber constructions. As a component of the building, this space has a structural role. It ensures the safety and comfort of occupants and represents a volume through which building services systems pass. The objective of this work is to demystify the ceiling-to-floor assembly in timber buildings and to develop a multi-objective optimization method for an optimum design. In order to do this, bibliographical research was carried out in various databases. This step was accompanied by a series of semi-structured interviews with wood construction experts. Then a multi-objective optimization strategy for the ceiling-to-floor assembly was developed. It integrates both structures and building mechanical systems to minimize the thickness of the ceiling-to-floor assembly and optimize the pressure drops in the air distribution system that passes through it. The multi-objective genetic algorithm (NSGA-II) is used in the optimization process. Design variables related to the structure and ventilation network are taken into account. A case study of a ceiling-to-floor assembly in a timber building was carried out to evaluate the developed model, where three assembly configurations were tested: (i) the diameter of an aperture in a beam to let a duct pass is limited to 15% of the beam height, (ii) the aperture diameter limitation is 30% of the beam height, corresponding to a beam with reinforcement, (iii) no apertures are allowed and the ducts are below the beams. Best solutions are presented through the Pareto fronts and the optimal dimensions of the structure and air distribution ducts are generated. For the case study, results show that the optimization algorithm gives better results in terms of thickness and pressure drops in the third configuration where ducts pass through beams (assembly thickness ranges from 0.65 to 0.87 m, pressure drops from 50 Pa to 105 Pa), compared to the configuration where the duct passes through the structure.

Dans un contexte de développement durable accrue, le secteur de la construction se transforme et innove avec de nouveaux matériaux pour réaliser des infrastructures plus durables. Au cœur de cette transformation se situe le bois. Profitant de nombreuses découvertes, le bois se trouve être un candidat essentiel pour ériger des bâtiments multiétages. L’utilisation de la construction industrialisée est très répandue au Québec dans le domaine résidentiel, mais ne dispose pas des techniques et solutions efficientes pour relever le défi du multiétages. Le projet proposé ici se concentre donc à l’étude des solutions à proposer aux industries de la préfabrication en bois pour le domaine du multiétages afin d’accroître leur performance globale. Une revue de littérature permet en premier lieu de rendre compte des solutions les plus innovantes et les plus efficaces dans les industries connexes réalisant des constructions préfabriquées multiétages en béton et en acier. Par la suite, un cas d’étude permet de comprendre l’état existant de l’industrie de la construction au Québec tout en mettant en lumière les difficultés rencontrées autour de projets multiétages. En considérant les limites de l’étude de cas ainsi observée, le projet propose une solution issue de la littérature, soit l’implantation du Lean manufacturing, pour rencontrer l’objectif de la recherche. En dernier lieu, le projet élabore un modèle de simulation pour simuler l’unité de production dans le but pouvoir mesurer théoriquement une solution et en déterminer les gains potentiels. Le projet permet alors de montrer que des améliorations issues du Lean Manufacturing permettent de réaliser des gains pour accroître la performance globale de l’entreprise étudiée. Finalement ce mémoire livre un état des lieux et des pistes de solutions envisageables au regard des résultats des observations et des simulations réalisés dans ce projet. / In a context of increased sustainable development, construction is transforming and innovating with new materials to create more sustainable infrastructures. At the center of this transformation is the use of wood. Taking advantage of numerous discoveries, wood is an ideal candidate for multi-storey buildings. The use of industrialized construction is very popular in Quebec in the residential sectorbut does not have the techniques and efficient solutions to meet the challenge of multi-storey buildings. The project proposed here will focus on the study of solutions to be proposed to the wood prefabrication industries for the multi-family building sector in order to increase their overall performance. A review of the literature provides an overview of the most innovative and efficient solutions in the related industries that produce prefabricated multi-storey concrete and steelconstructions. Then, a case study allows to understand the existing state of the industry in Quebec while highlighting the difficulties encountered around multi-storey projects. Considering the limitations of the case study thus observed, the project proposes a solution from the literature to meet the objective of the research. Finally, the project develops a simulation model to simulate theproduction unit in order to theoretically measure a solution and determine its potential gains. The project then allows to demonstrate that improvements resulting from Lean Manufacturing allow to increase the overall performance of the studied company. Finally, the project provides a clear inventory of the current situation and possible solutions based on the results of the observations and tests conducted during the project.

Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / Ce manuscrit présente un nouveau concept modulaire préfabriquée hybride en bois/aluminium. En particulier, ce document présente un concept de construction mixte dans lequel les éléments structuraux principaux sont préfabriqués en usine en combinant le bois et l'aluminium. La recherche démontre le potentiel des structures hybrides bois-aluminium en termes de durabilité, offrant des constructions modernes légères et résistantes aux séismes. Puisqu'elles sont plus légères et requirent moins de maintenance, les structures bois-aluminium se distinguent des autres structures hybrides. Ce document présente les résultats d'une analyse théorique et numérique sur une structure à plusieurs étages ainsi qu'expérimentale sur une poutre mixte aluminium-bois. / This manuscript presents a development of a new prefabricated and modular hybride timber-to-aluminium construction system. Particularly, this document presents a concept of composite construction in which the main structural elements are prefabricated in the factory by combining timber and aluminum. Research demonstrates the potential of wood-aluminium hybrid structures in terms of durability, offering modern constructions that are light and earthquake resistant. Timber-aluminum structures stand out from other hybrid structures because they are lighter and require less maintenance. This document presents the results of a theoretical and numerical analysis on a multi-story structure as well as an experimental one on an aluminum-timber beam.

Au Québec, la construction en bois massif pour les bâtiments de plus de trois étages gagne en popularité. Son caractère écologique et renouvelable est intéressant pour la construction de bâtiments commerciaux. Cependant, la faible utilisation de ce matériau dans le domaine commercial a suscité des questionnements par rapport au comportement thermique. Dans la présente étude, le comportement de la masse thermique a été analysé à l’aide de simulations numériques. Les variables étudiées sont les variables thermiques dynamiques, l’intensité énergétique et le confort. Deux logiciels ont été utilisés pour faire ces simulations. Le premier logiciel envisagé, e-Quest, ne s'est pas révélé pertinent pour les analyses sur l'effet de la masse thermique [1]. EnergyPlus a finalement été utilisé dans le cadre de cette étude. Les résultats ont démontré que le changement de type de masse thermique et la présence de masse thermique permettent de réduire la variation de température moyenne journalière des surfaces internes. Cette réduction atteint 27.8% (2.33°C) lorsque la construction en ossature légère de bois est changée pour une construction en béton massif de 4 W/m2-K RSI. Un constat majeur est que l’intensité énergétique varie surtout en fonction du type de masse thermique. En jumelant le type de masse thermique avec la résistance, un certain gain est obtenu en termes de réduction de l’intensité énergétique. L’épaisseur de masse thermique est le paramètre ayant le moins d’effet sur l’intensité énergétique. Les gains sont d’environ 2.5%, en combinant le type de masse thermique et l’épaisseur de celle-ci. Ce comportement peut s’expliquer par le fait que l’énergie emmagasinée dans l’enveloppe et retournée au bâtiment de façon décalée, ce qui réduit la charge de chauffage en hiver, mais génère des charges de climatisation durant l’été. La dimension du bâtiment étudié et la ventilation peuvent aussi expliquer les faibles gains observés en matière d’intensité énergétique. / In the province of Québec, massive wood buildings of three floors and more are becoming more and more popular. This material being ecological and renewable is interesting for commercial buildings. However, its use is fairly low in this type of buildings and this raises many questions related to the thermal behavior. In this study, the influence of thermal mass has been studied using numerical simulations. The variables analyzed are the dynamic thermal variables, the energy intensity and the comfort. Two programs have been used to perform the simulations. Since the simulations done using e-QUEST have not demonstrated their relevance for thermal mass analyses [1], EnergyPlus software was used to perform the simulations during this study. The results have demonstrated that the type of thermal mass change and the presence of thermal mass can reduce the mean daily temperature swing of the internal surfaces of the walls. This reduction is up to 27.8% (2.33°C) when the building type passes from a lightweight wood construction to a heavyweight concrete one with a 4 W/m2-K RSI. Another major notice is that the energy intensity principally varies in function of the thermal mass type. Coupled with the thermal resistance, this adds a certain reduction of the energy intensity. The thermal mass thickness is the parameter having the smallest effect on the energy intensity. Gains observed are around 2.5% when the modifications of the type of thermal mass and its thickness are combined. This behavior can be explained by the fact that the energy that is stocked in the envelope and returned to the building after a certain time lag reduces heating demand during winter, but generates cooling demand during summer. The size of the studied building and the ventilation system type could be an explanation of the weak gains obtained regarding the energy intensity.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Malgré un engouement grandissant pour la construction massive en bois, celle-ci est limitée dans les codes du bâtiment pour des raisons de sécurité incendie. Au Canada le code restreint la construction en bois massif à certain groupe d'usage principal. Une solution de rechange peut toutefois être élaborée grâce à l'ingénierie de la sécurité incendie. Cette conception par objectifs de performance peut nécessiter des essais à grande échelle coûteux en temps et financièrement. Selon la complexité du scénario, ces essais pourraient être remplacés par une approche analytique plus rapide et moins dispendieuse. L'objectif du projet était de développer un modèle analytique prédisant la dynamique incendie, ainsi que la profondeur de carbonisation, lors d'un incendie dans un compartiment de construction massive en bois, ayant diverses quantités de bois exposé. L'analyse de quatre modèles existants a mis en lumière la nécessité de prendre en compte l'impact de la concentration d'oxygène et du flux thermique incident à la surface des éléments en bois sur leur vitesse de carbonisation. Le modèle à deux zones développé prédit le débit calorifique, la température et la concentration d'oxygène dans la couche de gaz chauds, ainsi que la profondeur de carbonisation des éléments en bois exposés. Les prédictions ont été comparées à 20 essais de feu de compartiment de construction massive en bois totalement ou partiellement encapsulé qui ont été réalisés au fil des dernières années. Les analyses qualitatives et quantitatives ont démontré que le modèle prédit fidèlement la dynamique générale des incendies expérimentaux. Les profondeurs de carbonisation prédites sont conservatrices et proches des valeurs expérimentales. Cinq limites du modèle et pistes d'améliorations ont été identifiées pour les versions futures du modèle. Le modèle développé devrait faciliter et soutenir la conception par performance de bâtiments en bois massif, ainsi que de potentiels changements pour augmenter les limites prescriptives sur l'exposition d'élément en bois massif dans les codes du bâtiment. / Despite a growing interest, mass-timber construction is currently limited by most building codes mainly due to fire safety concerns. In Canada, the building code restricts mass timber construction to a limited group of major occupancy. However, an alternative solution can be developed through fire safety engineering. This performance base design can require large-scale tests that are costly and time consuming. Depending on the complexity of the scenario, these tests could be replaced by a faster and less expensive analytical approach. The objective of the project was to develop an analytical model predicting the fire dynamics as well as the char depth during fire in mass timber construction compartment with different amounts of exposed surfaces. The analysis of four existing model highlights the necessity to account for the impact of the heat flux impinging on the surface and the oxygen concentration, on the timber element charring rate. The developed two-zone model predicts the heat release rate (HRR), the upper-layer temperature and oxygen concentration, as well as the char depth of exposed timber element. The model predictions were compared to 20 experimental mass timber compartment fires partially or fully encapsulated that were recently over the past few years. The qualitative and quantitative analysis showed that the model captures well the general fire dynamic i.e., HRR and temperature. Five limitations and improvements have been discussed and will be considered in future versions of this model. The developed model will facilitate and support performance-based fire design of timber buildings as well as potential changes to increase the prescriptive limits of exposed mass timber in building codes.

Les bâtiments multi-étagés en bois sont de plus en plus populaires en remplacement aux structures de béton armé et d’acier particulièrement en raison de leur bonne performance structurelle et de leur impact environnemental positif. Davantage de recherches sur les systèmes de résistance aux forces sismiques en bois sont donc nécessaires pour que les bâtiments en bois soient considérés comme une alternative viable. Dans cette optique, une des solutions développées en Nouvelle-Zélande pour des structures en bois massif est connue sous le nom de "Pre-stressed Laminated Timber" (Pres-Lam). Le Pres-Lam est une adaptation du "PREcast Seismic Structural System" (PRESSS) utilisé pour les bâtiments en béton armé et en acier afin de résister aux forces sismiques. Jusqu’à présent des systèmes Pres-Lam à section basculante simple ont été développés et analysés en assumant des connexions rigides, s’il y a lieu, entre les sections des murs créant ainsi de l’amplification dynamique des forces sismiques dans les étages supérieurs de la structure. Des recherches effectuées sur les structures en béton armé ont démontré qu’il est possible de réduire cette amplification en introduisant des connexions simples permettant le basculement des sections aux joints de construction créant ainsi des systèmes à sections basculantes multiples. Les objectifs du projet sont de comparer les exigences de conception des systèmes Pres-Lam à section basculante simple et multiples en LVL et en CLT et de développer la procédure de conception d’un système Pres-Lam en CLT à sections basculantes multiples pour un bâtiment de 11 étages au Canada. Les résultats des études montrent que, dus à des résistances mécaniques plus faibles des panneaux de CLT, de plus larges murs sont nécessaires afin d’obtenir le même comportement moment-rotation que dans les systèmes en LVL. Les analyses effectuées montrent que l’amplification dynamique des forces sismiques dans les étages supérieures est significativement réduite dans les systèmes à sections basculantes multiples. De plus, la conception des connexions permettant le basculement des sections peut aussi être simplifiée par rapport aux connexions typiques des systèmes à section basculante simple réduisant ainsi le coût de la main-d’oeuvre. Finalement, l’analyse du bâtiment d’étude de 11 étages prouve que le CLT peut être une alternative viable dans les systèmes Pres-Lam. / Multistorey timber buildings are gaining popularity around the world as a replacement for concrete and steel structures because of their good structural performance and a more environmentally friendly choice. Further research on lateral force resisting systems for timber buildings needs to be done in order for them to be a viable alternative. One of the solutions is the Pre-stressed Laminated (Pres-Lam) system proposed for mass timber structures in New Zealand as an adaptation of the PREcast Seismic Structural System (PRESSS) used for concrete and steel structures to resist earthquakes. So far, single rocking section Pres-Lam systems were developed and analyzed assuming rigid connections, if present, between wall segments, resulting in a dynamic amplification of the forces in the upper storeys and costly solutions. The previous research on concrete structures has shown that it is possible to reduce this amplification by introducing simple connections allowing a gap opening at construction joints. The objectives of this project are to compare the design requirements for the Pres-Lam systems with single and multiple rocking segments made of LVL and of CLT and to develop the design procedure for the Pres-Lam technology with multiple rocking CLT segments for an 11-storey building in Canada. The results of the analysis show that due to a lower mechanical resistance of the CLT, wider cross-sections are needed to obtain the same moment-rotation behavior as LVL sections. Results of the modeling show that forces in the upper storeys are significantly reduced by allowing gap openings between the segments along the height of the structure. Furthermore, the connection design for construction joints can also be simplified in comparison with the typical connections used in single rocking segment systems thus minimizing material and labor costs. The results of the 11-storey case study building analysis proved that CLT can be a suitable material for Pres-Lam systems in Canada.

Le gouvernement québécois souhaite valoriser l’utilisation de l’aluminium et du bois d’ingénierie dans la construction et dans la réhabilitation d’ouvrages d’art. Dans le cadre de la vision à court terme des projets de construction, le bois et l’aluminium sont encore aujourd’hui désavantagés. Pourtant, ces deux matériaux pourraient devenir des matériaux concurrentiels pour la réhabilitation du parc routier québécois notamment grâce à leur production locale et leur possibilité de recyclage. Afin d’éviter une vision court-termiste biaisée, la méthode d’arbitrage utilisée est celle de l’analyse de cycle de vie. Cette méthode holistique prend en compte l’ensemble des étapes du cycle de vie. Deux analyses sont réalisées en parallèles. La première concerne les coûts de cycle de vie (ACCV) et la deuxième, les impacts environnementaux (ACV). Ces deux études complémentaires ajoutent une dimension environnementale, aujourd’hui non négligeable, aux futures prises de décision. La première étape de ce projet consiste en la conception du tablier de pont hybride à platelage en aluminium sur poutres en bois lamellé-collé à l’aide de la norme CAN/CSA S6-14 (CSA,2014b). Le pont-type ainsi conçu est par la suite utilisé au cours des analyses de cycle de vie. L’analyse économique se fait à l’aide de la norme ISO 15686-5 (ISO, 2017). L’analyse des impacts environnementaux se fait, elle, à l’aide de le norme ISO 14040 (ISO, 2006a) et 14044 (ISO, 2006b). L’utilisation du bois ainsi que le faible nombre d’opérations d’entretien rendent le tablier aluminium/bois plus avantageux économiquement sur toute sa durée de vie. Les tabliers conventionnels béton/acier assurent une nette diminution des coûts de construction initiaux mais cette tendance s’inverse très vite. Le préfabrication possible des tabliers de pont aluminium/acier et aluminium/bois réduisent les coûts indirects de construction. Ainsi, les tabliers de pont aluminium/bois réduisent de 86 % le coût total du tablier par comparaison avec des tabliers conventionnels. Au niveau des indicateurs environnementaux, le tablier aluminium/bois est également à privilégier. / The Quebec Gouvernment wishes to promote the use of wood and aluminium in the construction and rehabilitation of structures. In the context of the short-term vision of construction projects, wood and aluminium are clearly disadvantaged. However, aluminium and glued laminated timber could become competitive materials for the rehabilitation of the Quebec roadway bridges, in particular thanks to their local production in Quebec and their possibility of recycling. In order to avoid a biased short-term view, the method of arbitration used is that of life cycle analysis. This holistic method makes it possible to take into account all life-cycle stages. Two analyzes are carried out in parallel. The first concerns life cycle costs and the second concerns environmental impacts. These two studies complement each other and add a environmental dimension, which is not negligible today, on decision-making. The first stage of this project consists of the design of the hybrid bridge deck aluminium on glued laminated timber beams using the CAN / CSA S6-14 standard. The bridge-type thus designed is subsequently used during life cycle analyzes. The economic analysis is done using the ISO 15686-5 standard (2017). The environmental impact analysis is done using the ISO 14040 and 14044 standards (2006). The use of wood and aluminium as well as the low number of maintenance operations make the aluminum/wood deck more economically advantageous over its entire lifespan. Conventional concrete/steel decks provide a clear reduction in initial construction costs, but this trend is reversed very quickly. The possible prefabrication of aluminium/steel and aluminium/ wood bridge decks reduces indirect construction costs. Thus aluminium/ wood bridge decks reduce 86 % of the total cost of the conventional bridge deck. In terms of environmental indicators, the aluminium wood/decki s also to be favored

Comprendre et pouvoir prédire l’effet combiné du temps et des conditions ambiantes sur le comportement mécanique du bois et de ses assemblages est un sujet récurrent pour l’ingénierie de construction. Cette étude tend à établir l’influence du taux de chargement à la résistance du bois à l’enfoncement de boulon dans différentes conditions de service. La partie expérimentale du projet consiste à mesurer la résistance à l’enfoncement de boulon parallèle au fil du bois. Les attaches des éprouvettes de pin gris (Pinus banksiana) de 31×89×660 mm sont assemblées à l’aide d’un boulon de 12,5 mm de diamètre et de deux plaques de jonction en acier de 6 mm d’épaisseur à chaque extrémité. Chaque assemblage est réalisé après conditionnement du bois selon trois régimes : 1) l’état humide supérieur à 24%, 2) l’état sec à environ 12%, et 3) l’état très sec proche de 8%. Pour chacune des trois conditions d’humidité, sept taux de chargement descendant de 115 KN/min à 0,1N/min en intervalles logarithmiques sont appliqués jusqu'à rupture. Dans chaque série de tests, six éprouvettes sont incluses. Une distribution de la densité du bois et de ses défauts est établie dans chaque série de tests pour que l’étude soit représentative face à ce matériau hétérogène et variable. La rigidité élastique, la limite d’élasticité, le seuil de plasticité, la résistance maximale ainsi que la densité et la teneur en humidité sont mesurés pour chaque zone de test. Une comparaison des données de test avec les équations empiriques de durée de chargement est présentée dans cette étude. Pour 12% de teneur en humidité, la résistance à l’enfoncement montre le même comportement face à la durée de chargement que celui en flexion ou en compression. La perte de résistance à l’enfoncement est analysée et corrélée aux valeurs de résistance ainsi qu’aux coefficients d’ajustement des normes de calcul européenne, canadienne, et américaine. Les pondérations des normes nord-américaines semblent correspondre aux résultats de ce projet en se basant sur un temps de référence à rupture de 10 minutes. / Understanding and predicting the effect of load duration and ambient conditions on mechanical behavior of wood is an important subject in wood engineering. The aim of the study is to establish the influence of the rate of loading on the embedding strength of wood in various service conditions. The experimental part of the project consists of measuring the embedding strength of wood parallel to grain. Jack pine specimens (Pinus banksiana) of 31×89×660 mm are assembled using one bolt of 12.5-mm in diameter and two 6-mm thick steel side plates at each end. Specimens are assembled after conditioning to one of the following equilibrium moisture contents (MC): 1) green, at least 24 % MC, 2) air-dry, about 12 % MC, and 3) very dry, about 8% MC. Seven rates of loading, varying between 115 KN/min and 0.1N/min, are applied to the specimens in each moisture condition. Given the heterogeneity of the material, the test pieces are matched using visual grading and density distribution to attribute similar wood quality to each test series. Elastic stiffness, proportional limit, yield point, the maximum resistance, MC and specific gravity are determined for each embedding zone after the test. A comparison between test values and empirical equations for duration of load is presented in this study. At 12% MC, embedding strength shows an equal behavior for duration of load, similar to bending and compression. The loss of the dowel embedding strength is analyzed and correlated to the strength values and the adjustment factors of the Canadian, European and American wood design codes. Predictions of the North-American codes appear to fit the results of this research based on 10-min reference test duration.