Construire des structures complexes avec du bois récupéré

Alors que l’industrie de la construction utilise presque uniquement des pièces de bois de 2 po x 4 po x 8 pi, le bois récupéré à la suite de la démolition de bâtiments n’a généralement pas des dimensions standards. Or, grâce à des outils numériques qui font appel à des algorithmes, il est possible de réutiliser efficacement ces éléments plus courts dans des structures complexes. C’est exactement ce que veut montrer l’installation NœudAL, qui vient d’être construite à l’arrière de la Faculté de l’aménagement de l’Université de Montréal.

NœudAL est le résultat d’un projet de recherche commencé à la session d’hiver 2022 par les étudiants et étudiantes de la maîtrise en architecture et le Laboratoire pour architecture, informatique et robotique de l’École d’architecture. «Dans cet atelier de recherche, ils ont créé des outils algorithmiques qui permettent de gérer la complexité architecturale d’une structure qui pourrait être construite avec du bois récupéré de différentes longueurs non standards», explique Andrei Nejur, professeur adjoint à l’École d’architecture.

Concrètement, cela signifie que ces outils réussissent à établir, en quelques secondes, quelle est la meilleure façon d’utiliser le bois récupéré dans son projet avec un minimum de transformations.

«Les outils permettent de voir comment adapter la structure d’après les possibilités du bois, indique le professeur. La puissance des algorithmes permet vraiment d’arriver à créer des structures très complexes. Et nous en avons fait la démonstration avec NœudAL.»

Du bois et de l’aluminium

La structure construite comporte ainsi deux matériaux que le Québec produit en grande quantité, soit le bois et l’aluminium. AluQuébec, la grappe de l’aluminium, a d’ailleurs soutenu financièrement le projet.

Les montants en bois ont été assemblés avec des nœuds en aluminium pliés à partir de feuilles d’un millimètre d’épaisseur rigidifiées à certains endroits à l’aide de plaques d’aluminium de trois millimètres d’épaisseur. «Comme les feuilles utilisées étaient très minces, les nœuds sont très légers: ils pèsent seulement un peu plus de 300 grammes», dit Andrei Nejur.

Ces nœuds permettent de soutenir la structure dont la géométrie est non standard avec du bois qu’on a seulement coupé avec une scie circulaire pour obtenir les longueurs recommandées par les outils numériques. Résultat? Près de 90 % des 238 planches de bois employées dans cette structure correspondent à huit longueurs. «Avoir ces mesures a grandement facilité la découpe du bois en vue de la construction, mentionne le professeur. Et nous avons créé très peu de rejets.»

Influencer l’industrie

Pour pouvoir fabriquer cette structure, les étudiants et étudiantes de la maîtrise ont d’abord dû concevoir les outils numériques en effectuant de la programmation qui a nécessité l’intégration de plusieurs concepts mathématiques, géométriques et l’élaboration d’algorithmes.

«Nous avons rendu ces outils numériques disponibles gratuitement pour l’industrie parce que nous souhaitons qu’elle s’en serve afin de favoriser une plus grande utilisation de bois récupéré dans la construction de nouveaux bâtiments, dans une perspective d’économie circulaire», signale Andrei Nejur, qui était coresponsable de l’atelier avec Thomas Balaban, professeur de formation pratique agrégé à la Faculté de l’aménagement. Tous les deux sont des spécialistes de l’influence du numérique dans le processus de création et de conception en architecture.

Andrei Nejur aimerait que la construction d’un prototype de recherche devienne une tradition annuelle à l’École d’architecture de l’UdeM afin que les acteurs de la construction au Québec puissent prendre connaissance des avancées dans le domaine.

La construction de NœudAL en chiffres

• 7 mètres de hauteur
• 6 mètres de largeur
• 4 mètres de hauteur
• 238 planches de bois
• 148 nœuds en aluminium
• 953 feuilles d’aluminium de 1 millimètre d’épaisseur
• 6173 boulons et écrous
• 6144 vis

Les étudiants et les étudiantes de la maîtrise qui ont participé au projet

• Marc-Antoine Boulé
• Christian Camilo Molina Gonzalez
• Charles Cauchon
• Anaïs Duclos
• Grégoire Gaudreault
• Kévin Larouche-Wilson
• Juliette Mezey
• Sarah Murray
• Lucas Ouellet
• Mohamed Seddiki