Aujourd'hui, les grandes structures en bois sont rendues possibles grâce à la présence sur le marché de matériaux en bois d'ingénierie très développés. Généralement, tous ces matériaux structuraux et leurs constituants sont de forme rectangulaire, pleine et droite. Il est rare de rencontrer une géométrie périodique, comme la forme ondulée, chez ces matériaux à base de bois, alors que cette géométrie est très courante dans les structures métalliques et les matériaux composites avancés. La configuration ondulée est considérée comme un mécanisme de renforcement mécanique très efficace qui permet d'améliorer la capacité portante et la stabilité d'une structure plate mince. Ce mécanisme est mis en évidence dans ce projet de recherche qui vise à concevoir et développer un composite structural à base de panneaux corrugués à base de bois afin de favoriser l'utilisation de matériaux biosourcés dans la construction au Canada. armi les options de développement possibles, les produits Corrshield et Corrpack de l'entreprise Corruven constituent des matières premières de base permettant au présent projet la conception d'un nouveau matériau composite structural. Dans le premier volet de ce projet, les panneaux corrugués à base de bois ont été caractérisés mécaniquement. Cette caractérisation comprenait des essais de compression, de traction et de flexion dans le sens parallèle et perpendiculaire aux ondulations du panneau. La configuration ondulée permet de renforcer ces panneaux dans le sens de l'ondulation, à tel point que les propriétés mécaniques des panneaux ondulés dans le sens longitudinal sont clairement supérieures à celles dans le sens transversal. Par la suite, des applications structurelles potentielles du composite à base de ces panneaux ont été identifiées. Parmi ces applications structurelles qui pourraient être développées, les poutrelles en I avec une âme à base de panneaux corrugués semblent être l'option la plus prometteuse. L'idée est de fournir au concepteur une option supplémentaire aux poutrelles en I de bois qui existent actuellement sur le marché. La poutrelle développée possède une âme en panneaux corrugués capable de remplir le même rôle structurel que les âmes courantes de poutrelle en I de bois. Par conséquent, un cahier des charges a été établi pour une poutrelle avec âme à base de panneaux corrugués ayant une fonction structurelle, sur la base des spécifications des poutrelles en I de bois. Dans un second volet de ce projet, deux modèles de poutrelle avec des configurations d'âme différentes ont été sélectionnés. Le premier modèle consiste en une poutrelle en I dont l'âme est constituée d'un seul panneau corrugué placé verticalement. Le second est une poutrelle en I dont l'âme est constituée d'un double panneau corrugué placé verticalement en nid d'abeille. Les poutrelles développées ont été fabriquées et caractérisées par des essais de flexion afin de déterminer leurs propriétés mécaniques. Les résultats ont montré que la capacité de cisaillement d'une poutrelle avec une âme ondulée à un seul panneau n'est que de 45 %, tandis qu'une poutrelle avec une âme ondulée à double panneau offre 87 % de la capacité de cisaillement des poutrelles en I de bois avec âme en OSB. Dans un troisième volet de ce projet, une étude numérique a été appliquée sur des poutrelles en I avec âme ondulée dans l'essai de flexion en utilisant le logiciel Abaqus. Cette approche numérique a permis d'étudier la sensibilité du modèle d'essai de la poutrelle aux propriétés élastiques de l'âme ondulée. Les résultats montrent que le module de cisaillement dans le plan est la propriété élastique la plus significative dans le comportement de la poutrelle et est estimé à 1300 MPa, afin de reproduire le même comportement de la poutrelle à âme ondulée que celui testé expérimentalement. Cette approche numérique a également permis de déterminer le mode de rupture en cisaillement de l'âme ondulée. Ce mode de rupture se manifeste par un flambage interactif, suivi de la création de lignes de tension diagonales. / Today, large wood structures are made possible by the presence on the market of highly developed engineered wood materials. Typically, all these structural materials and their components are rectangular, full, and straight. It is rare to find a periodic geometry such as the corrugated shape in these wood-based materials, whereas this geometry is very common in metal structures and advanced composite materials. The corrugated configuration is considered a highly effective mechanical reinforcement mechanism for improving the capacity and stability of a thin, flat structure. This mechanism is highlighted in this research project, which aims to design and develop a structural composite based on corrugated wood-based panels to promote the use of biobased materials in construction in Canada. Among the possible development options, Corruven's Corrshield and Corrpack products are the basic raw materials for the design of a new structural composite material. In the first chapter of this project, corrugated wood-based panels were mechanically characterized. This included compression, tensile and bending tests in directions parallel and perpendicular to the corrugations. The corrugated configuration allows these panels to be strengthened in the direction of the corrugation, to such an extent that the mechanical properties of corrugated panels in the longitudinal direction are clearly superior to those in the transverse direction. Subsequently, potential structural applications for the composite based on these panels were identified. Among the structural applications that could be developed, I-joists with corrugated panel web appear to be the most promising option. The idea is to offer designers an additional option to the wood I-joists currently on the market. The joist developed has a corrugated panel web capable of fulfilling the same structural role as the current wooden I-joist webs. Consequently, specifications were drawn up for a joist with a corrugated panel web with a structural function, based on the specifications for wooden I-joists. In the second chapter of the project, two joist models with different web configurations were selected. The first is an I-joist with a single vertically placed corrugated panel web. The second is an I-joist with a double corrugated panel placed vertically in a honeycomb web. TheI-joists developed were fabricated and characterized by bending tests to determine their mechanical properties. The results showed that the shear capacity of a joist with a single-panel corrugated web is only 45 %, while a joist with a double-panel corrugated web offers 87 % of the shear capacity of wood I-joists with OSB web. In the third chapter of this project, a numerical study was carried out on I-joists with corrugated web in the bending test, using Abaqus software. This numerical approach made it possible to study the sensitivity of the joist test model to the elastic properties of the corrugated web. The results show that the in-plane shear modulus is the most significant elastic property in the behavior of the joist and is estimated at 1300 MPa, to reproduce the same behavior of the corrugated web joists as experimentally tested. This numerical approach also enabled us to determine the mode of shear failure of the corrugated web. This mode of failure manifests itself as interactive buckling, followed by the creation of diagonal tension lines.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/143445 |
| Date | 10 May 2024 |
| Creators | Jiloul, Abdessamad |
| Contributors | Blanchet, Pierre, Boudaud, Clément |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xvi, 165 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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