De la conception à la préfabrication numérique 3D : pour le développement d'une architecture écoresponsable en bois à géométrie complexe

Alors que les principes de développement durable, d’écologie du bâtiment et d’efficacité énergétique prennent une place toujours plus importante dans le design architectural, le CLT, par ses caractéristiques intrinsèques, est un matériau de construction idéal pour une architecture écoresponsable. Cependant, les bâtiments en CLT aspirant à offrir de bonnes performances énergétiques sont généralement limités par les directives et règles de conception, ce qui encourage peu les expérimentations formelles qui permettraient d’explorer des stratégies passives alternatives basées sur la forme du bâtiment. Le mémoire vise à démontrer qu’une approche de conception intégrée conjuguée avec la précision et la diversité des éléments issus de la fabrication numérique permet dorénavant aux architectes d’intégrer des formes et des espaces complexes dans la conception de bâtiments en CLT. Par un processus de recherche -création, le projet de recherche démontre qu’il est possible d’effectuer des explorations formelles tout en validant la composition structurelle et en générant les détails d’assemblage de la structure. L’utilisation d’une seule et unique interface de travail, nommément un logiciel de modélisation paramétrique 3D, simplifie le travail du concepteur. Ce logiciel permet en effet un partage aisé du modèle entre les différents professionnels associés au projet et, en plus, il génère les fichiers de découpe pour les machines-outils à commande numérique, ce qui contribue à une réalisation plus efficace.While the principles of sustainable development, building ecology and energy efficiency are becoming ever more important in architectural design, the CLT, by its intrinsic characteristics, is an ideal building material for eco-responsible architecture. However, CLT buildings aspiring to provide good energy performance are generally constrained by design guidelines and rules, which does not encourage formal experiments that would explore alternative passive strategies based on the shape of the building.The purpose of the dissertation is to demonstrate that an integrated design approach combined with the precision and diversity of the elements of digital fabrication now allows architects to integrate complex shapes and spaces into CLT building design. Through a research-creation process, the research project demonstrates that it is possible to carry out formal explorations while validating the structural composition and generating the assembly details of the structure. The use of a single work interface, namely 3D parametric software, simplifies the work of the designer. This software makes it easy to share the model among the various professionals associated with the project and, in addition, it generates the cutting files for CNC machine tools, which contributes to a more efficient realization

Cartographie par radar à synthèse d'ouverture pour l'analyse de la variabilité spatiale du pied de glace pour la région de la péninsule de Manicouagan, Québec

RÉSUMÉ: Posséder des connaissances sur la climatologie et être en mesure de cartographier le pied de glace s’impose de plus en plus comme un élément incontournable pour s'attaquer au problème de l'érosion côtière dans l'estuaire du fleuve Saint-Laurent (Québec, Canada). Le complexe glaciel côtier joue deux rôles fondamentaux : d’une part, prévenir l'érosion en réduisant le transport sédimentaire induit par la dérive littorale et, d’autre part, être un agent d'érosion en incorporant du sédiment dans sa structure pendant la phase d'englacement et en le transportant ensuite au large lors du déglacement printanier. Pour l'instant, les estimations du bilan sédimentaire associées à la dynamique glacielle sont imprécises. Par ailleurs, dans un contexte de changements climatiques susceptibles d’abréger la période d'englacement des rives en milieux nordiques, il s’impose de se doter d’outils de collecte d’information sur les caractéristiques du pied de glace, afin de mieux équiper les gestionnaires du territoire pour affronter les défis qui s'annoncent. Avec les systèmes radar à synthèse d’ouverture (RSO) performant actuellement en opération, des applications comme la cartographie de structures de glace telles que le pied de glace deviennent potentiellement réalisables malgré les défis que cela présente. Pour atteindre l’objectif de cartographier le pied de glace, des images RADARSAT-2 couvrant la péninsule de Manicouagan ont été acquises en mode multipolarimétrique (HH, HV, VH, VV) à huit mètres de résolution. Les résultats obtenus à partir de différentes techniques de traitement d’images polarimétriques ont été comparés. Afin d'évaluer la validité et l'interprétation des résultats des diverses méthodes de cartographie, une campagne de terrain a été menée pendant les hivers des années 2009 à 2011. Les données in situ ainsi récoltées sont les suivantes : profils de glace, levés GPS de la superficie du pied de glace, carottes de glace et images obtenues à l’aide de caméras automatiques. La méthode de cartographie issue des travaux de Ferro-Famil, Pottier et Lee (2001) a permis de cartographier le pied de glace avec un taux de succès de 69% à 79% selon le site étudié et les filtres utilisés. Les résultats ainsi obtenus ont permis la mise en oeuvre d’applications pratiques comme la mesure de la variabilité spatiale du pied de glace et l’estimation de sa charge sédimentaire. Les résultats de l’analyse de la variabilité spatiale permettent d’avancer l’hypothèse que le type de côte explique de manière significative la variabilité observée dans la concentration du PDG sur les côtes de la péninsule de Manicouagan. Ces résultats montrent aussi que la télédétection peut aider à estimer le volume du pied de glace sur les côtes du Saint-Laurent. Lorsque couplée avec des mesures in situ de la charge sédimentaires incorporé à la glace, la méthodologie présentée permet de calculer la quantité de sédiments mobilisée par la glace côtière, ce qui permet de préciser l’impact du PDG sur le bilan sédimentaire d’une cellule hydro-sédimentaire côtière. -- Mot(s) clé(s) en français : Télédétection, radar à synthèse d'ouverture, pied de glace, géomorphologie côtière. -- ABSTRACT: Canada’s coasts are dynamic systems affected by a variety of processes, one of which is coastal erosion. In the Saint-Lawrence estuary, coastal erosion is a particularly important process as it threatens a variety of infrastructure built near the shorelines. In this context, it is important to acquire knowledge about this process and the factors affecting it. More particularly, in winter, northern coasts host the near shore ice complex, which protects the shores against winter storms, but also contributes to erosion by carrying sediments offshore during spring breakup. With today’s high resolution polarimetric SAR satellites, the extraction of ice structures as narrow as the strip of ice that forms the icefoot becomes potentially feasible. This study describes a method which was developed to map the nearshore ice complex and the icefoot using RADARSAT-2 fully polarimetric data. Classifications using the Ferro-Famil, Pottier and Lee (2001) methodology were tested and the results were compared against reference dataset that were acquired through field campaigns during the 2010 and 2011 winters. Accuracy results for the icefoot classification range from 69% to 79%. The spatial variability of the icefoot was analysed using the developed icefoot mapping methodology. Results indicate that during the onset and the breakup period, the spatial variability of the icefoot can be partly explained by the coast type it is set on. When combined with Lidar observations of the beach topography, this methodology can also obtain the icefoot volume. This measurement method could help improve our understanding of the impact of the icefoot on the coastal erosion process. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Remote sensing, synthetic aperture radar, icefoot, coastal geomorphology