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Technologie et matériaux

Voici un aperçu des projets de recherche présentement actifs à la Forêt Montmorency sous le thème de la technologie et des matériaux.

Évaluation de la durabilité de différents pieds de poteau soumis aux conditions climatiques de la forêt Montmorency

Personne responsable : Pierre Blanchet, professeur à la Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique, Université Laval et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en bâtiments durables

Partenaires : Art Massif, Cecobois

Les produits du bois en usage extérieur sont assujettis à des conditions climatiques qui provoquent leur dégradation. C’est particulièrement le cas des systèmes d’ancrage au sol de poteau, qui s’avère être un mécanisme de dégradation menant à la fin de vie du système. Bien qu’il existe quelques règles du pouce, les bonnes pratiques en cette matière sont peu documentées. Ce projet évalue les risques de dégradation de colonnes en lamellé-collé dans le contexte de la Forêt Montmorency avec ses saisons bien marquées. Le dispositif permettra de mettre en évidence l’effet du type de connecteur bois-béton, l’effet d’un débord de toit et l’effet d’un traitement de protection. Ces paramètres, les plus fréquents dans la conception d’ouvrages extérieurs, sont étudiés dans un dispositif expérimental factoriel. Il s’agit d’un dispositif de vieillissement en temps réel, donc sur une période de 10 ans. Il s’agit d’une recherche unique en raison de sa durée et elle est rendue possible grâce aux grands espaces disponibles à la Forêt Montmorency.

Objectif principal : Valider la performance de différent type d’ancrage au sol de poteau en bois et d’identifier les paramètres les plus sensibles à cette performance.

CRYOTIC - Challenging Robots in Year-around, Outdoor and Time-critical missions in extreme Conditions

Personne responsable : François Pomerleau , professeur à la Faculté des sciences et de génie, Université Laval

Partenaires : Recherche et développement pour la défense Canada (RDDC), General Dynamics Land Systems-Canada (GDLS) et Hydro-Québec (HQ).

Ce programme de recherche aborde les défis de la navigation autonome en milieu subarctique selon trois axes de recherche : la perception, la navigation et le mouvement. En collaboration avec ses partenaires, l'Université Laval explorera ces axes par l'intermédiaire d'applications hors-route, soit i) les missions de ravitaillement de longue distance, ii) l'inspection des lignes de transmission et iii) la surveillance des stations électriques. 

Les expérimentations terrain s'appuieront sur trois robots capables de déplacements hors-route. Les résultats attendus vont de la caractérisation des capteurs jusqu'à la création de nouveaux algorithmes de navigation qui seront étalonnés et dont l'efficacité sera démontrée sur le terrain. Ce programme vise à faire progresser le domaine de la navigation autonome dans des conditions environnementales extrêmes telles que les tempêtes de neige, le verglas, le brouillard et les inondations. Avec sa forte approche expérimentale, il fournira également des solutions pratiques qui peuvent être transférées à l'industrie.

Le programme de recherche comprend dix modules de travail qui traitent de questions de recherche spécifiques liées aux trois axes suivants :

  1. Perception résiliente aux environnements subarctiques.
  2. Navigation résiliente face aux conditions imprévues.
  3. Mouvement résistant aux terrains enneigés et à l'épuisement énergétique.

HUNTER - Mettre en valeur l'inattendu avec la navigation dans les régions extrêmes

Personne responsable : 

  • François Pomerleau , professeur à la Faculté des sciences et de génie, Université Laval
  • Philippe Giguère , professeur à la Faculté des sciences et de génie, Université Laval
  • Tim Barfoot , professor at University of Toronto, Institute for Aerospace Studies (UTIAS)

Partenaires : Université Laval, UTIAS, FRQNT, CRSNG

Grace à une collaboration entre l’Université Laval et l’University of Toronto, le programme de recherche HUNTER vise à valider des solutions de navigation autonome pour la navigation hors route en conditions hivernales. En combinant des bases théoriques solides avec des preuves expérimentales basées sur des déploiements à grande échelle sur le terrain, il sera possible de découvrir des algorithmes robustes contre la forte incertitude que les conditions hivernales produisent. Les résultats de ce programme augmenteront la visibilité internationale des deux institutions sur l'autonomie dans des conditions météorologiques difficiles. De plus, l'expertise aidera les décideurs politiques à adopter les voitures autonomes sur nos routes, tout en augmentant l'accessibilité des véhicules autonomes aux communautés du Nord

Objectifs principaux : 

  • Quantifier les environnements subarctiques
  • Améliorer les algorithmes de navigation autonomes en conditions adverses
  • Proposer un cadre de Teach-and-Repeat (T&R) robuste aux conditions météorologiques extrêmes

Cartographie 3D de forêts boréales par LiDAR et caméra Stéréo

Personne responsable : Philippe Giguère , professeur à la Faculté des sciences et de génie, Université Laval

Il s’agit de déplacer un robot mobile Husky A200 (clearpath robotics inc.) dans la forêt boréale, similaire à celle retrouvée en Norvège. Le robot est équipé d’un LiDAR terrestre, centrale inertielle, caméra stéréo et GPS. La collecte de données se fera à quelques endroits différents dans la forêt Montmorency. Au total, moins de 5 km seront parcourus dans les sous-bois. Le véhicule pèse environ 120 lbs. La collecte se fera en une seule journée, dépendamment des conditions météos.

Modification du bois à partir de perméat d'ultrafiltration de lactosérum

Personnes responsables : 

  • Véronic Landry, professeure à la Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique, Université Laval
  • Julien Chamberland , professeur adjoint à la Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation, Université Laval

Partenaire : Département des sciences des aliments, Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation, Université Laval

Dans ce projet, nous modifions différentes espèces nord-américaines avec, notamment, du perméat d’ultrafiltration de lactosérum, un sous-produit de l’industrie fromagère. L’objectif est d’accroître la stabilité dimensionnelle du bois et sa résistance à la dégradation fongique. Le bois traité est exposé sur le Q-rack à la Forêt Montmorency afin de suivre sur après des mois, voire des années, l’évolution de son apparence et de la croissance de champignons de coloration. Les résultats obtenus peuvent être croisés avec les données météorologiques enregistrées à la Forêt Montmorency.

Télédétection multi-source des dynamiques hydrologiques en milieu forestière

Personne responsable : Gabriela Siles, professeure à la Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique, Université Laval

Cette recherche explore des observations multi-sources (plateformes satellitaires, drones et mesures in situ) pour modéliser les interactions des signaux avec la surface et le subsurface des différents écosystèmes de la Forêt Montmorency. L'analyse de ces interactions permettra d'extraire des informations clés sur leurs propriétés, leur composition et leur structure. Un suivi temporel de ces données permettra de cartographier les changements dynamiques et les perturbations au sein de ces systèmes. L'intégration de l'approche multi-source proposée fournira une compréhension approfondie non seulement des écosystèmes de la Forêt, mais aussi des interactions des signaux des différents capteurs avec les diverses surfaces qui composent ce milieu forestier.

Évaluation des performances de produits de finition pour le bois

Personne responsable : Gabrielle Boivin, FPInnovations

Utilisation d'un site d'exposition extérieure pour évaluer les performances de produits de finition pour le bois lors d'une exposition prolongée aux intempéries. 

Dynamic Analysis of Deck Bridges: Investigating Vibration Behavior for Structural Integrity and Performance Assessment

Personnes responsables : Dr. G. Farah Hafeez et Eliel Hudson, Université Concordia

Partenaires :  TBD, Sensequake

Measuring vibration in bridge decks is a critical process that assesses the dynamic behaviour and structural health of bridges. The study aims to gather comprehensive data on the bridge's response to various external forces and loads, including traffic flow, environmental conditions, and natural events such as wind and seismic activity. The main goal of the study is to evaluate the condition and performance of as many timber bridges as possible, establishing a baseline database for assessing their future performance across Canada. Ambient vibration field measurements will be taken at various stages to monitor the dynamic response. The research findings will provide valuable insights into the design, performance, and durability of timber bridge structures. This improved understanding can lead to enhancements in future bridge design and maintenance practices, ultimately extending the service life of these bridges.

Objectives : 

  • Performing in situ measurements of timber bridges across various seasons to build a database of their dynamic properties
  • Analyzing recorded measurements and comparing changes in measured frequencies
  • Develop and validate a finite element (FE) numerical model to perform a parametric assessment of timber bridges with different span lengths.

Détermination des paramètres optimaux afin d'inclure des résidus de coupes forestières dans la fabrication de panneaux de particules

Personnes responsables : 

  • Alain Cloutier, professeur à la Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique, Université Laval
  • Evelyne Thiffault, professeure à la Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique, Université Laval
  • Mario Israel Sanchez Mercado, étudiant au doctorat à la Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique, Université Laval

Partenaires : Uniboard Canada inc., Tafisa Canada

Une grande quantité de résidus de coupes forestières est actuellement laissée en forêt. Cette matière présente un potentiel important pour l’industrie des panneaux de particules. Valoriser ces résidus permettrait non seulement de réduire les pertes, mais aussi d’optimiser l'utilisation des ressources locales et de répondre aux objectifs de durabilité et de circularité de la filière bois.

Ce projet a pour but de déterminer quelle quantité et quel type de résidus de coupes seraient adéquats pour fabriquer des panneaux de particules. L’approche expérimentale utilisée est fondée sur l’échantillonnage terrain, la caractérisation physico-chimique des résidus de sapin baumier et de bouleau à papier, ainsi que la fabrication et l’évaluation de panneaux de particules à l’échelle pilote selon différentes proportions de résidus. Une analyse économique et technique sera aussi réalisée afin d’évaluer la faisabilité de cette approche dans un cadre régional.

Objectif général :
Évaluer le potentiel d’intégration durable de la biomasse forestière résiduelle dans la fabrication de panneaux de particules, à travers la génération de connaissances techniques, normatives, économiques et environnementales, afin d’optimiser sa valorisation au sein des procédés industriels. 

Objectifs spécifiques :

  1. Évaluer la disponibilité et la qualité des résidus ligneux issus du sapin baumier et du bouleau à papier, dans trois régions forestières sélectionnées du Québec;
  2. Déterminer les paramètres optimaux afin d'inclure des résidus de coupes forestières dans la fabrication de panneaux de particules;
  3. Déterminer les propriétés physiques et mécaniques des panneaux de particules fabriqués à l’échelle pilote à partir de résidus de sapin baumier et bouleau à papier selon différentes proportions de substitution;
  4. Examiner les conditions et enjeux techniques, économiques et environnementaux liés à l’intégration de résidus de sapin baumier et bouleau à papier dans la fabrication de panneaux de particules. 

Projet de démonstration d’un pont avec platelage en aluminium

Personne responsable : Lucas Sorelli , professeur à la Faculté des sciences et de génie, Université Laval

Projet de construction d'un pont à platelage en aluminium sur poutres d'acier en remplacement du pont en bois existant (actuellement déclassé, càd que la circulation est interdite). Ce pont servira de démonstrateur pour cette nouvelle technologie et sera étudié sur plusieurs années (projet de 3 ans).