Caractérisation et modélisation de matériaux de construction biosourcés dans le bâtiment

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La construction de bâtiments se décompose en plusieurs grands systèmes. Le système structural, l'enveloppe du bâtiment, le système plafond-plancher, le système plafond-toiture et les fondations sont les principaux. Chacun de ces systèmes est un assemblage de composants qui sont soit des matériaux ou à leur tour un assemblage de matériaux. Tous ces systèmes s'intègrent dans des projets de construction qui sont bien souvent uniques, particulièrement dans la construction de bâtiments multi résidentiels ou commerciaux. On comprend donc que le bâtiment est un objet complexe. En Amérique du Nord, depuis l'arrivée des certifications environnementales de bâtiment, les concepteurs font de plus en plus le choix de matériaux biosourcés. On entend par matériaux biosourcés (MB) les matériaux issus de la biomasse d'origine animale ou végétale. Dans le bâtiment, les MB les plus utilisés sont le bois, la paille, la chènevotte/chanvre, la ouate de cellulose, le liège, le lin et la laine de mouton. Les manufacturiers de MB ont actuellement une approche de simple substitution des matériaux à forte intensité énergétique qui sont très courants sur les chantiers de construction. Cette approche simpliste est parfois suffisante, mais parfois ce n'est pas suffisant, la nature biosourcée des matériaux ayant un impact sur d'autres fonctions. La complexité de l'assemblage des matériaux et systèmes d'un bâtiment doit permettre d'obtenir des niveaux de performance escomptés. Certains de ces critères de performance sont bien encadrés par les normes nationales et provinciales, toutefois, d'autres le sont moins bien et relèvent d'objectifs de conception. Afin de prédire adéquatement la performance d'un nouveau MB, il est nécessaire d'avoir une vision systémique de sa performance dès son développement compte tenu des impacts lors de sa mise en service. La nature biologique des MB présente des particularités qui doivent être au cour des préoccupations de conception de nouveaux matériaux. Le programme de recherche présenté dans cette demande propose des travaux qui permettront de caractériser les propriétés physiques des nouveaux MB ainsi que leur comportement à haute température. Un métamodèle du comportement physique des MB dans l'enveloppe du bâtiment sera aussi réalisé, de même qu'un métamodèle du comportement structural des MB. Des études de cas viendront ensuite valider les métamodèles développés, et des processus de modélisation du cycle de vie des MB seront développés et caractérisés. Puisque les MB sont de plus en plus utilisés dans le secteur du bâtiment, les résultats issus de ce programme de recherche permettront aux concepteurs de bâtiments et aux constructeurs de prendre de meilleures décisions quant à l'utilisation de ce type de matériaux. Ainsi, ces travaux contribueront significativement à l'acquisition de connaissances fondamentales pour l'industrie canadienne de la construction, une industrie qui compte pour 6% du PIB canadien.