Dans une société où les enjeux environnementaux sont devenus primordiaux et où les normes de construction durable sont de plus en plus exigeantes, la quête de matériaux innovants et écologiques pour les enveloppes de bâtiments est cruciale. Les matériaux biosourcés, notamment ceux à base de bois, sont perçus comme un remède universel à l'atténuation du potentiel de réchauffement climatique du secteur de la construction. Or, la ressource forestière est limitée et elle ne pourra pas répondre à tous nos besoins futurs. Les panneaux ondulés à base de bois se présentent comme une solution prometteuse pour relever ces défis, offrant la possibilité de concilier performance structurelle, durabilité et efficacité énergétique. Face à cette dynamique, cette thèse s'inscrit dans une démarche visant à explorer le potentiel des panneaux ondulés dans le domaine de la construction, en mettant l'accent sur leur caractérisation, la conception de solutions d'enveloppe et leur évaluation. En partenariat avec l'entreprise Corruven Inc., cette thèse commence par une analyse approfondie des propriétés hygrothermiques des panneaux ondulés à base de bois, fournissant ainsi une base solide pour la recherche ultérieure. Les résultats obtenus pour les gammes de panneaux CorrPack 1902, CorrShield 1904 et CorrShield 1910 Polyback permettent de mieux comprendre les avantages et les limites de ces matériaux par rapport aux options conventionnelles. Par exemple, les panneaux ondulés se distinguent par leurs formes, mais leurs performances hygrothermiques sont comparables à celles des matériaux traditionnels. Ces caractéristiques ouvrent la voie à de nouvelles possibilités de conception dans le domaine de la construction d'enveloppes de bâtiments. Forte de ces connaissances, cette thèse adopte une approche de conception itérative pour développer des solutions d'enveloppes de bâtiments innovantes. En intégrant des considérations hygrothermiques, mécaniques et architecturales, cette phase de recherche vise à repousser les limites des systèmes légers d'enveloppes traditionnelles. Les solutions PISOND et PISOND-D proposées offrent ainsi une alternative prometteuse, ouvrant la voie à des bâtiments plus durables et performants. Ces prototypes développés démontrent une meilleure résistance à l'indice de croissance des moisissures et une performance accrue sur d'autres critères comme l'épaisseur, le temps de fabrication, la quantité de matériaux déclassée, etc. par rapport aux enveloppes conventionnelles. Une part significative de l'étude est aussi consacrée à l'évaluation de la performance mécanique des prototypes développés. En se concentrant sur des aspects tels que la résistance à la compression et au cisaillement, cette évaluation permet de valider l'applicabilité des enveloppes fabriquées à partir de panneaux ondulés. Cependant, elle identifie également des domaines nécessitant des améliorations, notamment en ce qui concerne l'interface de collage et leurs comportements mécaniques. Ces résultats mettent en lumière les forces et les faiblesses des prototypes, fournissant ainsi des pistes pour des recherches futures visant à optimiser leur performance. En conclusion, cette thèse ouvre de nouvelles perspectives dans l'utilisation des panneaux ondulés à base de bois pour la construction d'enveloppes de bâtiments durables. Malgré les progrès réalisés, des défis subsistent, tels que l'amélioration de la résistance à l'humidité et la stabilité dimensionnelle des panneaux ondulés ou la résistance des interfaces de collage et le comportement mécanique des prototypes. Des recherches futures devraient donc se concentrer sur ces aspects, mais aussi sur l'analyse du cycle de vie des prototypes pour une approche plus holistique de leurs impacts environnementaux. L'étude de nouvelles applications potentielles, telles que l'utilisation des panneaux ondulés dans les planchers et les toitures ainsi que l'examen de leur performance dans diverses conditions environnementales ou selon différents types d'ouvertures représentent également des voies de recherche prometteuses pour l'avenir. Leurs industrialisations seront finalement des aspects à explorer pour une adoption plus large de ces solutions innovantes dans l'industrie de la construction. / In a society where environmental issues have become paramount and sustainable construction standards are increasingly demanding, the quest for innovative, eco-friendly materials for building envelopes is crucial. Biobased materials, especially wood-based ones, are seen as a universal remedy for mitigating the global warming potential of the construction sector. However, forest resources are limited and cannot meet all our future needs. Corrugated wood-based panels are a promising solution to these challenges, possibly reconciling structural performance, sustainability, and energy efficiency. Given this dynamic, this thesis explores the potential of corrugated panels in the construction field, focusing on their characterization, the design of envelope solutions, and their evaluation. This thesis, in partnership with Corruven Inc., begins with an in-depth analysis of the hygrothermal properties of corrugated wood-based panels, providing a solid basis for further research. The results obtained for the CorrPack 1902, CorrShield 1904, and CorrShield 1910 Polyback panel ranges provide a better understanding of the advantages and limitations of these materials compared with conventional options. For example, corrugated panels are distinctive in shape, but their hygrothermal performance is comparable to that of conventional materials. These characteristics open up new design possibilities in building envelope construction. Building on this knowledge, this thesis adopts an iterative design approach to develop innovative building envelope solutions. By integrating hygrothermal, mechanical, and architectural considerations, this research phase aims to push back the limits of traditional lightweight envelope systems. The proposed PISOND and PISOND-D solutions offer a promising alternative, paving the way for more sustainable, high-performance buildings. Compared with conventional envelopes, the prototypes developed demonstrate better resistance to mold growth index and improved performance on other criteria such as thickness, manufacturing time, the quantity of material downgraded, etc. A significant part of the study is also devoted to assessing the mechanical performance of the prototypes developed. Focusing on compressive and shear strength, this evaluation validates the applicability of envelopes made from corrugated panels. However, it also identifies areas requiring improvement, particularly with regard to the bonding interface and its mechanical behaviors. These results highlight the prototypes' strengths and weaknesses, providing avenues for future research aimed at optimizing their performance. In conclusion, this thesis opens up new perspectives on using wood-based corrugated panels to construct sustainable building envelopes. Despite progress, challenges remain, such as improving the moisture resistance and dimensional stability of corrugated panels, the strength of bonding interfaces, and the mechanical behavior of prototypes. Therefore, Future research should focus on these aspects and life-cycle analysis of prototypes for a more holistic approach to their environmental impact. Studying potential new applications, such as using corrugated panels in floors and roofs and examining their performance under various environmental conditions or different types of aperture, also represent promising avenues for future research. Their industrialization will ultimately be aspects to be explored for broader adoption of these innovative solutions in the construction industry.

L’architecture scolaire au Québec est un domaine en plein essor : les nombreuses recherches récentes et les budgets ministériels s’y consacrant en font état. Malheureusement, les réflexions philosophiques d’envergure alliant espace et éducation demeurent à ce jour à constituer. Cela, malgré des besoins d’analyse criants, en raison des défis sociétaux, culturels, sociaux et éthiques portés par l’école et son espace. Notre objectif est donc de documenter le sujet dans une perspective philosophique, afin de préciser les éléments sur lesquels la réflexion liée à l’architecture scolaire doit s’appuyer. Pour ce faire, nous considérons certains encadrements ministériels, soit les compétences professionnelles, les obligations des enseignants et les missions de l’école. Afin de structurer un sujet vaste et pour l’instant « squelettique », nous avons choisi d’organiser notre propos à l’aide de quatre niveaux d’espace (de même qu’un type d’espace supplémentaire). Le premier niveau, l’espace conçu, a une fonction herméneutique : l’espace scolaire doit contenir des éléments significatifs, intégrés dès la conception architecturale de bâtiments « logogéniques ». Ce niveau d’espace contient également des impératifs éthiques : les préoccupations environnementales doivent enjoindre à la création d’espaces durables, qui procèdent d’une architecture située, « ménageant » le site et respectant l’écoumène. Le recours à une forme d’architecture vernaculaire, qui implique les habitants dans le processus de création, permet un nouage favorisant la collaboration, cruciale entre l’architecte et les différents acteurs (enseignants, élèves, familles, communauté, etc.). Cette proximité permet d’envisager l’architecte comme pédagogue, par son implication face aux compétences professionnelles ciblées (culturelle et éthique). Le deuxième niveau, l’espace représenté, concerne la constitution de la topogenèse, qui implique le corps, mais aussi une représentation occidentale tristement généralisée. Ce phénomène nécessite une décentration qui permet « d’appréhender » l’espace scolaire grâce à des éléments permettant de le libérer, soit le langage et le jeu. Cela nous encourage à proposer une forme de « nomadisme pédagogique », c’est-à-dire la présence de pratiques plus informelles et dynamiques. Le troisième niveau, l’espace vécu, s’appuie sur des distinctions bergsoniennes opposant la vision mathématique de l’espace à la notion de lieu. Cela nous permet de rendre compte de l’aspect qualitatif du lieu qu’est l’école, concourant au respect des sept obligations des enseignants, de même que des trois missions de l’école québécoise. Ce lieu, ni tout à fait privé, ni tout à fait public, doit être entrevu comme espace de socialisation. Le quatrième niveau, l’espace habité, vise les déterminations humaines fondamentalement ontologiques. Ce plus haut niveau d’espace est rendu possible par la faculté d’intuition, qui implique un rapport d’immédiateté à l’espace. L’aspect esthétique inspiré de Hölderlin, pour qui « l’homme habite en poète », nous permet de proposer l’école comme œuvre d’art, par transposition des quatre qualités de l’œuvre musicale, à savoir : la beauté, la pérennité, l’enseignement et la sincérité. Le dernier type d’espace présenté s’adjoint aux quatre niveaux proposés : il s’agit d’un espace partiellement transversal. Il est constitué par l’espace vicarial (non-lieu), qui engendre la déterritorialisation de l’école. Il importe donc que l’on prenne conscience des spécificités de l’espace scolaire, à savoir notamment la dimension critique, qui ne peut être accomplie par cet espace virtuel. / School architecture in Quebec is a soaring field: several recent researches and large governmental budgets can confirm it. Unfortunately, the major philosophical reflection needed about space and education still remain to be constituted. This, considering its possible societal, cultural, social and ethical impacts. My purpose is to document the subject in a philosophical way, with the intention of precising which elements have to be considered in order to think about school architecture. To do so, I analyze some governmental rules such as professional competencies, teachers’ obligations and school missions. To structure this huge subject, still “skeletal”, I chose to organize my work with four levels of space (and another type of space). The first level, designed space, has a hermeneutical function: school space must include significant elements and be designed “logogenically”. This level of space also includes ethical obligations: environmental concerns engage us to create sustainable spaces, which are built with a situated architecture, protecting sites and ecumene. Vernacular architecture, which involves dwellers in the creation process, allows a knotworking collaboration that is essential between the architect and all the actors (teachers, students, families, community, etc.). This close relation leads to consider the architect as a pedagogue, and to give him some responsibilities related to the targeted professional competencies (cultural and ethical). The second level, represented space, is about construction of a topogenesis, which uses body, but also an occidental representation of space sadly generalized. This phenomenon requires decentration to “apprehend” school space, liberating it with language and game. With this, I dare to propose a sort of “pedagogical nomadism”, that is to say more informal and dynamic practices. The third level, lived space, uses the bergsonian distinction that opposes the mathematical vision of space to that of a place. I can then consider the qualitative aspect of school as a place, respecting the seven teachers’ obligations and the three missions of Quebec schools. This place, neither completely private, nor completely public, can be seen as a space of socialization. The fourth level, dwelling, is about fundamentally ontological human determinations. This highest level of space is possible using intuition, which creates an immediate relation to space. The esthetical aspect, inspired by Hölderlin, who considers that “man dwells poetically”, leads me to propose school as an artwork, by transposing the four qualities of the musical work, namely beauty, sustainability, teaching and sincerity. The last type of space (vicarial space or nonplace) completes the four precedent levels. It is a partially transversal space, which causes deterritorialization of school. This means that specificities of physical school space, such as critical dimension (which cannot be accomplished by virtual space), have to be recognized.

Le secteur du bâtiment au Canada est responsable de plus de 16% des émissions de gaz à effet de serre (GES) et de 30% de la consommation énergétique. À l’échelle mondiale, cela s’élève à 30% pour les émissions de GES et à 40% en ce qui a trait à la consommation énergétique. Ce secteur a donc un rôle majeur à jouer dans la lutte aux changements climatiques et pour la transition énergétique. L’optimisation multi-objectif fait partie des méthodes de conception reconnues par les scientifiques pour son fort potentiel d’amélioration de la durabilité des bâtiments résidentiels et commerciaux. Depuis le début des années 90, son utilisation dans le domaine n’a cessé de s’accroitre. Des algorithmes d’optimisation sont en continuel développement afin de résoudre efficacement des problèmes de conception dont les exigences sont toujours plus complexes. L’objectif de cette thèse est donc de développer et d’évaluer une méthodologie d’optimisation pour la conception de bâtiments durables tenant compte simultanément d’un ensemble de variables hétérogènes et d’objectifs contradictoires. Les solutions proposées sont complémentaires aux recherches les plus avancées dans le domaine de l’optimisation multi-objectif. Dans un premier temps, une analyse de sensibilité globale est appliquée à 30 variables de conception influençant divers critères de performances relatifs à la consommation énergétique et au confort d’un bâtiment commercial. Trois méthodes d’analyse de sensibilité sont utilisées : Coefficients de régression standard, coefficients de régression partielle par le rang et les indices de Sobol. L’analyse des résultats montre que les 3 techniques mènent à des conclusions similaires. Le rang en ce qui a trait à l’importance des variables est semblable pour chacune des techniques et pour chacune des fonctions évaluées. Les principales interactions entre variables de conception ont été identifiées avec les indices de Sobol de second ordre. Cette première analyse permet d’éliminer certaines variables qui ont peu d’impact sur les critères de performances. De plus, un cadre de conception s’apparentant à une approche de conception traditionnelle a été adopté dans lequel des variables de conception sont définies de façon séquentielle. Une seconde analyse de sensibilité a été appliquée à chacune des phases du processus, en faisant l’hypothèse que les variables définies dans une phase antérieure ont une valeur fixe, soit celle du bâtiment réel. L’analyse des résultats démontre que les méthodes de conception séquentielles tendent à réduire la possibilité d’obtenir des solutions à faible consommation énergétique. Dans un deuxième temps, le problème d’optimisation suivant est formulé : la minimisation simultanée des émissions de gaz à effet de serre résultantes de la consommation énergétique d’un bâtiment résidentiel et de celles résultantes des matériaux de construction. Ce problème implique des variables se situant à différents niveaux hiérarchiques, dont certaines peuvent devenir obsolètes selon la valeur prise par une autre variable. Un algorithme considérant cette particularité est développé et comparé à l’algorithme NSGA-II. Des indicateurs de performances (e.g. convergence et diversité) montrent que les deux algorithmes parviennent à résoudre ce problème. L’analyse du front de Pareto confirme, dans le cas présent, que l’algorithme NSGA-II est finalement plus performant dans l’identification de solutions optimales. L’ensemble des solutions optimales obtenues se définit par des bâtiments utilisant une enveloppe en bois. De plus, le système de chauffage sélectionné pour chacune des solutions repose soit sur l’utilisation d’une pompe à chaleur, soit sur l’utilisation de radiateurs électriques. Finalement, l’étude de cas du bâtiment résidentiel est reprise afin d’évaluer la performance de deux modes de conception : processus de conception séquentiel et processus de conception intégré. Avec l’approche intégrée, 39 variables de conception reliées à l’architecture du bâtiment ainsi qu’aux systèmes CVAC-R sont optimisées simultanément. Dans l’approche séquentielle, les variables architecturales sont d’abord optimisées. Plusieurs solutions optimales sont alors sélectionnées pour la deuxième phase d’optimisation qui se focalisera sur des paramètres relatifs aux systèmes de chauffage. La minimisation de l’empreinte environnementale, du cout sur le cycle de vie et la maximisation du confort thermique sont optimisés simultanément par l’algorithme NSGA-II. Avec seulement 100 heures de temps de calcul, l’approche holistique a mis en lumière 59% des solutions optimales alors qu’il a fallu 765 heures pour trouver 41% des solutions optimales avec l’approche séquentielle. La comparaison démontre les effets négatifs et irréversibles qu’il y a dans la prise de décision dès les phases préliminaires de conception. La méthodologie proposée dans ces travaux de thèse permet donc d’augmenter l’efficacité à trouver des solutions optimales.