PhD PCI 4 – Optimisation topologique des planchers tricomposites écologiques en bois structural léger, béton ultra haute performance et fibres polymériques

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Direction:
Luca Sorelli

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La réduction des déchets produits par les systèmes de plancher est cruciale pour le développement d’éco bâtiments. Par exemple, les dalles de béton épais sont faciles à construire, mais elles peuvent être très inefficaces pour le poids de la structure et les émissions de GES. Pour minimiser l’énergie incorporée du plancher, nous devons remplacer le système actuel par des solutions plus légères qui conservent les caractéristiques clés pour la robustesse et la maintenance, et qui seront économiques et faciles à construire (Spadea et al. 2015). Ce projet vise à explorer des solutions innovatrices des planchers qui composent une structure porteuse en bois léger renforcé en-dessous par des fibres polymériques (FRP) d’origine naturelle (Bencardino and Condello 2016), qui travaillent bien en tension, et au-dessus par une dalle ultra-mince de béton à ultra haute performance (BFUP) qui travaille exceptionnellement en compression. Le bois travaille bien en flexion, il est léger et résistant au feu et il peut être fabriqué de façon précise tout en minimisant l’impact écologique. Le coût de coupe et de fabrication sera minimisé en considérant le processus de fabrication (Orr et al. 2011). En considérant l’application des planchers de très grande portée dans les bâtiments multiétages, les questions clés suivantes seront abordées : 1) quelle forme devrait avoir un tel système, 2) comment cela sera-t-il analysé et quel mode de rupture sera souhaitable, 3) quelles limitations pratiques seraient imposées par la constructibilité, 4) quel serait le gain sur le coût économique et l’impact environnemental d’un point de vue d’analyse de cycle de vie, et 5) est-ce qu’il est possible d’utiliser des époxy biosourcés pour les connexions.
Ce projet développera de nouvelles solutions pour optimiser l’action composite et la vibration de plancher pour de très longue portée (Ferrier et al. 2010; Resplendino and Bouteille 2003). La méthodologie consiste à : (i) analyse des systèmes et optimisation des formes par techniques numériques aux éléments finis, (ii) essais des cisaillements des connections, et (iii) preuve du concept sur un prototype de poutre.