This report is a second edition of the already published [draft] report in 2012 where Phase 3 study of the project has been added. In the first edition, work was focused on evaluating building and floor vibration performance, while Phase 3 deals with sound insulation performance of innovative wood floor systems after completion and occupancy.
Under the Transformative Technologies program of Natural Resources Canada, FPInnovations launched several projects on next generation wood building systems to support the expansion and diversification of wood into new markets. Next generation wood systems use innovative wood-based materials and systems beyond those defined and addressed in current building codes. As part of this initiative, the serviceability research focuses on addressing issues related to floor and building vibrations, sound insulation and creep by developing provisions and design guidelines to control vibrations and noise in next generation wood buildings.
Several mid-rise next generation wood buildings were built in Quebec City and Vancouver. Taking advantage of this opportunity, this study was conducted to examine the vibration performance of the buildings and their innovative floor systems, and the sound insulation performance of the innovative wood floor systems. The data will provide good feedback to designers to ensure their confidence in using wood in their building projects. It is our hope that the collaboration through this study will demonstrate to both designers and users of the next generation wood buildings that if we work together, we can build high quality next generation wood buildings. The data collected in this study will also form a database that will be used for wind and seismic designs of next generation wood buildings, for the development of design method or guide to control vibrations in the innovative wood floor systems and staircases, and for development of construction solutions for sound insulations of the innovative wood floor systems.
Ambient vibration tests were conducted on three of such buildings and the classical impact-response tests were carried out on their innovative floor systems and the wood staircases to determine their natural frequencies or periods, and damping ratios. Static tests were conducted to determine floor static deflections, i.e. the stiffness. ASTM standard tests were conducted to measure the impact sound insulation of the innovative wood floor systems.
The three buildings tested were:
Ÿ A 6-storey wood post-beam and concrete hybrid building (CSN Fondaction Building) in Quebec City, built in 2010;
Ÿ A 5-storey wood and concrete mixed building with two wings (Earth Science Building (ESB) at the University of British Columbia campus). One wing is a wood post-beam construction hybrid with a concrete core and heavy timber braces with steel knife plates at the end. The other wing is a concrete frame construction. The building was built in 2012;
Ÿ A 4-storey wood post-beam building (CIRS) on UBC campus, built in 2010.
The floor systems in these three buildings are not conventional light-weight joisted floor systems. Innovative wood-based floor systems were used in these buildings.
Techniques and performance criteria for assessing floor vibrations developed at FPInnovations to the floors in the three buildings were used in the evaluation. Test results showed that the floor systems in the CSN and ESB buildings may satisfy the criteria, whereas improvements would likely be necessary for the floor systems in CIRS building.
The vibration performance of the staircase in the CIRS buildings and the airborne sound insulation performance of the floors in CSN building can be improved. It would be useful to conduct a survey of the users of these floor systems to validate findings from this study.
L’amélioration de la performance des outils de coupe pour le bois est une préoccupation constante de l’industrie du bois. Une solution de prolonger la durée de vie des outils de coupe est la modification superficielle des outils par des revêtements durs fabriqués par les dépôts physiques en phase vapeurs (PVD). Les dépôts PVD de type nitrure, carbure et carbonitrure à base de Ti et de Cr ont déjà été développés pour les outils de coupe. Cependant, il existe très peu d’exemples d’application dans le domaine de l’usinage du bois.
Dans ce projet, des dépôts PVD ont été réalisés avec un système de déposition par pulvérisation cathodique PECVD Modèle SPT-420 (Plasmionique, Montréal, Québec) en utilisant deux cathodes de pulvérisation de type MAGNION : la cathode à l’incidence oblique et la cathode perpendiculaire sur le substrat. La position a été ajustée afin de modifier la distance entre la cible, montée sur la cathode, et le substrat. Le taux de déposition a été significativement amélioré par modification des entrées de gaz.
Les paramètres de dépôts monocouches CrWC, Ti(C, N), (Ti, Si, C), SiC et TiC ont été optimisés afin de réaliser des revêtements multicouches. Les monocouches ont été caractérisées par la spectroscopie de photoélectrons X (XPS).
Quatre revêtements multicouches ont été conçus pour des couteaux en carbure de tungstène avec liant en cobalt : Ti/TiSiC/SiC; Ti/Ti(C,N)/TiN; Ti/Ti(C,N)/TiC; Cr/CrWC/CrN.
La rugosité de la surface des couteaux en carbure (WC) a été étudiée par la profilométrie optique afin de quantifier l’épaisseur minimale de couche à déposer.
Les résultats des essais tribologiques ont permis d’évaluer les nouveaux revêtements par coefficient de friction et taux d’usure. La couche intermédiaire de CrWC n’a pas amélioré la résistance à l’usure des couteaux en carbure en comparaison avec le revêtement monocouche de CrN. Ce comportement est dû à l’inhomogénéité de la monocouche qui a conduit à une mauvaise adhésion entre les couches. Par contre, les couches intermédiaires (Ti,Si,C) et Ti (C,N) montrent un potentiel intéressant dans la conception de systèmes multicouches. Les revêtements Ti/Ti(C,N)/TiC, Ti/TiSiC/SiC se sont montrés les plus performants parmi les systèmes multicouches fabriqués.
Les efforts futurs doivent se focaliser dans la préparation de la surface des outils de coupe avant le traitement PVD afin d’améliorer l’adhésion des couches.
Le but de ce projet était de formuler des revêtements autonettoyants et faciles à nettoyer pour le bois. Des revêtements anti-saleté ont été développés en utilisant une formulation à base d’eau, une formulation à base de solvant organique et une formulation à cuisson UV à haute teneur en solides. La performance de revêtements formulés avec des additifs de type siloxane et fluorosurfactant et des nanoparticules de dioxyde de titanium (TiO2) et d’oxyde de zinc (ZnO) a été étudiée par goniométrie (angle de contact), résistance aux produits chimiques et domestiques et résistance anti-saleté. Le pouvoir catalytique de nanopoudres de TiO2 utilisées a été obtenu par la décomposition de bleu de méthylène à l’exposition aux lampes UV. Le meilleur degré d’hydrophobicité a été atteint grâce aux additifs fluorosurfactants et polysiloxanes dans les revêtements à base d’eau. Le revêtement préparé avec un fluorosurfactant a mené à une meilleure résistance aux taches que le revêtement de référence. L’addition de nanoparticules de TiO2, avec un rapport rutile/anatase, a permis d’améliorer légèrement la résistance aux taches du revêtement à base d’eau. L’addition de nanoparticules de TiO2 anatase a produit une surface hydrophile qui a favorisé une pénétration profonde des produits placés à la surface, donc une plus faible résistance aux taches que le revêtement sans nanoparticules. L’exposition aux UV a amélioré la résistance aux taches des revêtements réalisés avec nanoparticules de TiO2. Une meilleure performance anti-saleté de revêtements a été obtenue pour les revêtements développés avec les additifs siloxane (dans le cas du revêtement à base du solvant organique) et fluorosurfactants (dans le cas du revêtement à base d’eau). L’addition de nanoparticules de TiO2 (P25) dans le revêtement à base d’eau et de TiO2 anatase dans les revêtements à haute teneur en solides a amélioré la performance anti-saleté des revêtements. L’utilisation des additifs permet d’augmenter l’hydrophobicité de la surface du revêtement pour le bois et, par conséquent, la performance anti-taches des revêtements reste une approche plus abordable pour l’industrie. Toutefois, les nanoparticules photocatalytiques TiO2 et ZnO montrent un grand potentiel dans le développement de finitions autonettoyantes pour le bois.
L’industrie canadienne des portes et fenêtres en bois a vu sa part de marché fondre considérablement en Amérique du Nord au cours des dernières années. Cette diminution s’explique principalement par l’installation répandue de produits en PVC et autres matériaux qui sont faciles à fabriquer et nécessitent peu d’entretien au cours de leur durée de vie utile. De plus, les exigences d’efficacité énergétique toujours plus sévères, exprimées par des règlements gouvernementaux et le programme Energy Star, constituent une autre menace pour l’industrie des portes et fenêtres en bois.
L’objectif du projet consiste en le développement de portes et de fenêtres en bois de nouvelle génération offrant un meilleur rendement énergétique. Dans le cadre de projets de recherche antérieurs, une revue de la littérature a révélé l’existence, du côté européen, de portes et de fenêtres en bois offrant un rendement énergétique amélioré comparativement aux produits traditionnels. Des prototypes ont ainsi été développés au cours du présent projet en s’inspirant des produits européens : fenêtre avec cadre et châssis en bois, incluant un matériau isolant; porte d’extérieur de type plane avec matériau isolant à haute efficacité énergétique.
À partir de la version AutoCad des dessins techniques de la fenêtre à crémone, offerte par un partenaire industriel, des modifications ont été apportées aux composants du seuil, des montants et de la tête (cadre et châssis) afin de permettre l’insertion de matériel isolant de type Polyuréthane caractérisé par une conductivité thermique de 0,02 W/m K. Des composants en lamellé-collé ou avec barrière thermique ont permis des réductions du coefficient de transmission thermique Uw de l’ordre de 7 à 8 %. Cette réduction permettrait un reclassement de la fenêtre à crémone de la zone A vers la zone B selon le programme Energy Star. L’amélioration de la performance énergétique de la fenêtre à crémone, par l’insertion de matériel isolant dans les composants, représente un coût additionnel estimé par le manufacturier de l’ordre de 50 à 60 %, augmentation qui peut s’avérer un frein à la fabrication et la mise en marché de la nouvelle fenêtre avec composants isolés.
Dans le cadre du projet, une porte pleine a été conçue, en collaboration avec un manufacturier québécois, en s’inspirant d’un modèle français de porte-plane. Un matériau isolant à haute efficacité énergétique, un aérogel de silice, a été utilisé pour le prototype. La construction du prototype de la porte a été précédée par l’évaluation de son rendement énergétique, plus précisément son coefficient de transmission thermique globale (U), par modélisation informatique. Le rendement énergétique de trois versions différentes du prototype a été évalué en considérant deux épaisseurs de porte et deux épaisseurs d’isolant. Selon les résultats de simulation, la version la plus performante du prototype se compare avantageusement aux portes de PVC et acier actuellement sur le marché, rencontrant même les contraintes les plus sévères établies par Energy Star et le Code du bâtiment du Québec. Le projet a donc démontré le potentiel de fabrication d’une porte en bois offrant un haut rendement énergétique.
Des manufacturiers de lames de plancher et de panneaux collés sur chant pour composants de meubles font souvent face à un problème de microfissures en surface du bois. Ces microfissures sont généralement détectées suite à l’application de finition en usine et parfois même suite à la livraison des meubles ou à l’installation des lames de plancher chez le client. Le problème des microfissures s’avère donc très coûteux.
L’observation de composants de meubles et planchers en usine, au cours de projets de recherches antérieurs, a démontré qu’une proportion significative des microfissures se trouve positionnée dans des portions colorées du bois. Une revue de la littérature, menée dans le cadre du présent projet, révèle que les zones propices à la formation des microfissures sont caractérisées par des colorations spécifiques : des zones grisâtres expliquées par la présence de champignons de coloration, des zones marbrées caractérisées par la carie, les stries minérales et les inclusions d’écorce.
Les zones colorées propices à la formation de microfissures sont visibles en surface du bois. La détection en amont et le triage des sciages (secs et rabotés) favorables aux microfissures réduiraient de beaucoup les coûts reliés à ce problème. Le triage des sciages problématiques permettrait, entre autres, une assignation vers des produits adaptés où les pièces avec microfissures peuvent être utilisées.
L’objectif du projet consiste à développer une méthode de détection des zones du bois propices au développement de microfissures sur les sciages afin de réduire les coûts reliés à leur réparation. Une revue des technologies, offrant un potentiel de détection de ces zones, a été réalisée. Des rencontres ont eu lieu avec les chercheurs du Centre de recherche industrielle du Québec (CRIQ). Ces actions ont permis d’identifier un système de vision artificielle abordable et au potentiel intéressant.
La mise à l’essai du système à l’aide d’un échantillon de sciage et de composant, présentant toute une gamme de colorations et autres particularités, a permis de révéler la bonne performance de l’équipement pour la détection des zones grisâtres propres à la présence de champignons de coloration, des stries minérales et des inclusions d’écorce, toutes propices à la formation de microfissures. Toutefois, le système actuel distingue plus difficilement les zones marbrées dues à la présence de carie, plus particulièrement les portions blanchâtres ou plus pâles du bois. Des ajustements pourront être apportés au logiciel de traitement des images afin de rendre le système encore plus performant.
L’amélioration du système de vision, suite aux ajustements du logiciel de traitement d’images, devra être suivie d’un essai à l’échelle industrielle. Cet essai permettra une évaluation de la performance du système à grand volume de bois et une estimation économique de l’impact financier propre au triage des pièces problématiques. L’analyse économique devra considérer, entre autres, les coûts d’achat et d’utilisation du système, ainsi que les économies propres à la réduction des réparations ou remplacements des composants avec microfissures.
Selling wood products to the green building market - a guide for wood product manufacturers : understanding green building programs in the residential and non-residential sectors - Version 2
This guide is meant to help Canadian wood product manufacturers navigate the green marketplace by serving as an introduction to the green building movement, which is an increasingly important driver of material selection. In addition to the voluntary LEED program in widespread usage through North America, several US green codes and standards are also in place, leading designers to turn to manufacturers for help in meeting some of the objectives of those voluntary and regulatory programs. Some important examples of green codes and standards include the National Green Building Standard for residential buildings, the Green Building Assessment Protocol for Commercial Buildings, the California Green Building Standards Code, and the US International Green Construction Code.
The focus on reducing consumption of fossil fuels, compounded by the pressure to reduce environmental impact have become the main drivers for achieving higher energy efficiency of buildings around the globe. Building codes are addressing this area through setting minimum energy requirements for buildings. The two primary approaches are discussed.
This EPD represents cross-laminated timber produced at Structurlam Products LP located in Okanagan Falls, BC, Canada. This EPD is based on a life cycle assessment study compiled in 2012 with input and environmental output data gathered for the 2011 calendar year.
This EPD represents cross-laminated timber produced at Nordic Engineered Wood located in Chibougamau, Quebec, Canada. This
EPD is based on a life cycle assessment study compiled in 2012 with input and environmental output data gathered for
the 2011 calendar year.
The scope of the program is to develop and publish Type III environmental product declarations (“EPDs”) for major product groups stated below.
· Wood construction products and materials
· Other wood products
· Complementary non-wood products and materials
· Pulp and paper products
· Cellulosic biomaterials
· Bioproducts
· Biofuels
This EPD represents glulam produced at Nordic Engineered Wood located in Chibougamau, Quebec, Canada. This EPD is based on a life cycle assessment study compiled in 2012 with input and environmental output data gathered for the 2011 calendar year.
The intended application of this product category rules (PCR) document is to provide a common set of specific rules, requirements and guidelines for developing ISO 14025 conformance Type III environmental product declarations (EPDs) for North American (NA) produced gypsum board products and to specify the underlying requirements of the Life cycle assessment (LCA) in conformance with The International Organization for Standardization (ISO) 14040 series of LCA standards.
The primary users of this PCR will be the Gypsum Association (GA) and its member companies. Other NA gypsum board manufacturers could use this PCR as well.
Hardwood initiative - Part 5: Development of new processes and technologies in the hardwood industry : Best practices to avoid hardwood checking. Part II. Prevention of checking by proper storage methods
Wood checking in many wood species causes considerable economic loss in hardwood industry. They can occur on logs, green timber, kiln- or air-dried lumber and final furniture or flooring components during manufacturing, drying processing, storage and end-use. Wood checking is difficult to be completely eliminated, but can be controlled to an acceptable level by a proper protective measure. This report provides scientific data on the effectiveness of the most common and up-to-date protective products and methods to prevent checking in logs, green lumber and components of sugar maple and yellow birch during storage in Quebec.
In the experiment, five commercial protective products were tested on logs and green lumber and three methods were evaluated on furniture components after storage for 8 weeks. The results showed that these protective measures were necessary and effective, more or less, to prevent checking in these stored wood products. For protecting stored logs and green lumber from end checking, the most effective treatment was those logs or lumber end-painted with a white coating product. For protecting stored components from checking, the most effective measure was either end sealed with a paper or pile wrapped with a plastic sheet. No checking was detected on any component of sugar maple and yellow birch protected with either of these two methods after exposure to the extreme environmental conditions for 8 weeks.
Élément 5 : Initiative de recherche sur les bois feuillus - Développement de nouveaux procédés et de nouvelles technologies pour le secteur des bois feuillus ; Meilleures pratiques pour éviter la formation de gerces et de fentes sur les produits de bois feuillus. Deuxième partie : Prévention des gerces et des fentes par des méthodes de stockage appropriées
La formation de gerces et de fentes dans le bois d’un grand nombre d’essences entraîne des pertes économiques considérables pour le secteur des produits de bois feuillus. En effet, les gerces et fentes peuvent se former sur les billes, les sciages à l’état vert et les sciages séchés au séchoir et à l’air et sur les composants de meubles ou les revêtements de sol et ce, en cours de fabrication de séchage, de transformation, de stockage et d'utilisation finale. Bien qu'il soit difficile d'empêcher complètement la formation de gerces et de fentes sur les produits du bois, il est toutefois possible d'en limiter le nombre à un niveau acceptable par l'application de mesures appropriées. Le présent rapport fait état de connaissances scientifiques sur l’efficacité des méthodes et des produits de protection les plus couramment utilisés pour limiter la formation des gerces sur les billes, les sciages à l’état vert et les composants issus du bois d’érable à sucre et de bouleau jaune en stockage au Québec.
Dans le cadre de la présente étude, cinq (5) produits protecteurs ont été appliqués sur des billes et des sciages à l’état vert. Par ailleurs, l’efficacité de trois (3) méthodes a été établie au bout d’une période de stockage de huit (8) semaines. Les résultats ont révélé que ces mesures de protection s’imposaient et qu’elles permettaient dans une certaine mesure, de prévenir la formation de gerces et de fentes sur les produits du bois en question. L’application d’un enduit blanc aux extrémités des billes et des sciages verts stockés s’est révélée le traitement le plus efficace contre la formation de gerces et de fentes. L’encollage d’un papier aux extrémités des composants stockés ou leur enveloppement avec une membrane en plastique s’est révélée la méthode la plus efficace pour les protéger contre la formation de gerces et de fentes.
Au terme d’une période de stockage de huit (8) semaines dans des conditions environnementales extrêmes, aucune gerce ou fente n’a été détectée sur les composants en bois d’érable à sucre et de bouleau jaune protégés au moyen de l’une ou l’autre de ces deux méthodes.
Four major forces are driving interest in wood fibre based insulation products in Canada and other parts of the world: Changing energy codes for buildings; Densification in urban areas; A need to develop alternate uses for pulp chips and low quality wood fibre; and demand for renewable and green products.
A webinar with various presentations by Francis Fournier, Jean-Francois Gingras,Torten Lihra, Patrick Lavoie, Jean McDonald, Dany Normand, Philippe Meek, Edwin Swift for PIF (Partenariat Innovation Forêt)
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