Bois d'ingénierie - Engineered wood

Très grande toiture en bois autoportante. Construit pour l' Expo 2000 , Hanovre, Allemagne
Immeuble d'habitation de 75 logements, fait en grande partie de bois, à Mission, en Colombie-Britannique

Le bois d' ingénierie , aussi appelé bois massif , bois composite , bois artificiel , ou panneau fabriqué , comprend une gamme de produits dérivés du bois produits qui sont fabriqués par la liaison ou la fixation des brins, des particules, des fibres ou des placages ou des panneaux de bois, ainsi que adhésifs , ou d' autres méthodes de fixation pour former un matériau composite . Les panneaux varient en taille mais peuvent aller jusqu'à 64 par 8 pieds (19,5 par 2,4 m) et dans le cas du bois lamellé-croisé (CLT) peuvent être de n'importe quelle épaisseur de quelques pouces à 16 pouces (410 mm) ou plus . Ces produits sont conçus selon des spécifications de conception précises, qui sont testées pour répondre aux normes nationales ou internationales et assurent l'uniformité et la prévisibilité de leurs performances structurelles. Les produits en bois d'ingénierie sont utilisés dans une variété d'applications, de la construction de maisons aux bâtiments commerciaux en passant par les produits industriels. Les produits peuvent être utilisés pour les solives et les poutres qui remplacent l'acier dans de nombreux projets de construction. Le terme bois massif désigne un groupe de matériaux de construction pouvant remplacer les assemblages en béton. L'adoption à grande échelle du bois massif et son remplacement par l'acier et le béton dans les nouveaux projets de construction de hauteur moyenne au cours des deux prochaines décennies a le potentiel de transformer les bâtiments en bois en un puits de carbone mondial , ce qui pourrait aider à atténuer le changement climatique .

En règle générale, les produits en bois d'ingénierie sont fabriqués à partir des mêmes bois durs et résineux que ceux utilisés pour la fabrication du bois d'œuvre . Les déchets de scierie et autres déchets de bois peuvent être utilisés pour le bois d'ingénierie composé de particules ou de fibres de bois, mais les bûches entières sont généralement utilisées pour les placages, tels que le contreplaqué , les panneaux de fibres à densité moyenne (MDF) ou les panneaux de particules . Certains produits de bois d'ingénierie, comme les panneaux à copeaux orientés (OSB), peuvent utiliser des arbres de la famille des peupliers, une essence commune mais non structurelle.

Composite bois-plastique , un type de bois d'ingénierie

Alternativement, il est également possible de fabriquer du bambou d'ingénierie similaire à partir de bambou ; et des produits cellulosiques d' ingénierie similaires à partir d'autres matériaux contenant de la lignine tels que la paille de seigle , la paille de blé , la paille de riz , les tiges de chanvre, les tiges de kénaf ou les résidus de canne à sucre , auquel cas ils ne contiennent pas de bois mais plutôt des fibres végétales .

Les meubles en kit sont généralement fabriqués à partir de bois artificiel en raison de leurs faibles coûts de fabrication et de leur faible poids.

Types de produits

Produits en bois d'ingénierie dans un magasin Home Depot

Contre-plaqué

Le contreplaqué , un panneau structurel en bois, est parfois appelé le produit de bois d'ingénierie d'origine. Le contreplaqué est fabriqué à partir de feuilles de placage lamellé-croisé et collé sous la chaleur et la pression avec des adhésifs durables et résistants à l'humidité. En alternant le sens du grain des placages d'une couche à l'autre, ou « orientation transversale », la résistance et la rigidité du panneau dans les deux sens sont maximisées. Les autres panneaux de bois structuraux comprennent les panneaux de copeaux orientés et les panneaux composites structuraux.

Bois densifié

Le bois densifié est fabriqué en utilisant une presse mécanique à chaud pour comprimer les fibres de bois et augmenter la densité d'un facteur trois. Cette augmentation de la densité devrait augmenter la résistance et la rigidité du bois d'une quantité proportionnelle. Les premières études ont confirmé que cela se termine par une augmentation signalée de la résistance mécanique par un facteur de trois.

Bois densifié chimiquement

Des études plus récentes ont combiné des procédés chimiques avec des méthodes mécaniques traditionnelles de pressage à chaud pour augmenter la densité et donc les propriétés mécaniques du bois. Dans ces méthodes, des processus chimiques décomposent la lignine et l'hémicellulose qui se trouvent naturellement dans le bois. Après dissolution, les brins de cellulose qui restent sont comprimés mécaniquement à chaud. Par rapport à la multiplication par trois de la résistance observée à partir du pressage à chaud seul, il a été démontré que le bois traité chimiquement donne une amélioration de 11 fois. Cette résistance supplémentaire provient des liaisons hydrogène formées entre les nanofibres de cellulose alignées.

Le bois densifié possédait des propriétés de résistance mécanique comparables à celles de l'acier utilisé dans la construction de bâtiments, ouvrant la porte à des applications de bois densifié dans des situations où le bois à résistance normale échouerait. Sur le plan environnemental, le bois nécessite beaucoup moins de dioxyde de carbone pour produire que l'acier et agit comme une source de séquestration du carbone .

Panneau de fibres de bois

Les panneaux de fibres à moyenne densité et les panneaux de fibres à haute densité ( panneaux durs ) sont fabriqués en décomposant des résidus de bois dur ou de bois tendre en fibres de bois, en les combinant avec de la cire et un liant à base de résine, et en formant des panneaux en appliquant une température et une pression élevées.

Panneaux de particules

Le panneau de particules est fabriqué à partir de copeaux de bois, de copeaux de scierie ou même de sciure de bois et d'une résine synthétique ou d'un autre liant approprié, qui est pressé et extrudé. Les panneaux de copeaux orientés, également appelés panneaux de flocons, panneaux de gaufrettes ou panneaux de particules, sont similaires mais utilisent des flocons de bois usinés offrant plus de résistance. Les panneaux de particules sont moins chers, plus denses et plus uniformes que le bois et le contreplaqué conventionnels et leur sont substitués lorsque le coût est plus important que la résistance et l'apparence. Un inconvénient majeur du panneau de particules est qu'il est très sujet à l'expansion et à la décoloration en raison de l'humidité, en particulier lorsqu'il n'est pas recouvert de peinture ou d'un autre scellant.

Panneaux à copeaux orientés

Le panneau à copeaux orientés (OSB) est un panneau structurel en bois fabriqué à partir de brins de bois de forme rectangulaire orientés dans le sens de la longueur, puis disposés en couches, disposés en tapis et collés ensemble avec des adhésifs thermodurcissables résistants à l'humidité. Les couches individuelles peuvent être orientées en croix pour fournir résistance et rigidité au panneau. Cependant, la plupart des panneaux OSB sont livrés avec plus de résistance dans une direction. Les brins de bois dans la couche la plus à l'extérieur de chaque côté de la planche sont normalement alignés dans la direction la plus forte de la planche. Les flèches sur le produit identifieront souvent la direction la plus forte de la planche (la hauteur ou la dimension la plus longue, dans la plupart des cas). Produit dans d'énormes tapis continus, l'OSB est un produit de panneau solide de qualité constante sans chevauchements, espaces ou vides.

L'OSB est livré dans différentes dimensions, résistances et niveaux de résistance à l'eau.

Bois lamellé

Le bois lamellé-collé (lamellé-collé) est composé de plusieurs couches de bois dimensionnel collées ensemble avec des adhésifs résistants à l'humidité, créant un grand élément structurel solide qui peut être utilisé comme colonnes verticales ou poutres horizontales. Le lamellé-collé peut également être produit dans des formes incurvées, offrant une grande flexibilité de conception.

Placage stratifié

Le bois de placage stratifié (LVL) est produit en collant des placages de bois minces ensemble dans une grande billette. Le grain de tous les placages dans la billette LVL est parallèle à la direction longue. Le produit résultant présente des propriétés mécaniques et une stabilité dimensionnelle améliorées qui offrent une gamme plus large de largeur, de profondeur et de longueur de produit que le bois conventionnel. LVL est un membre de la famille de bois d'ingénierie composite (SCL) qui est couramment utilisé dans les mêmes applications structurelles que le bois de sciage et le bois conventionnels, y compris les chevrons, les chevêtres, les poutres, les solives, les planches de rive, les montants et les colonnes.

Croix laminé

Le bois lamellé-croisé (CLT) est un panneau multicouche polyvalent fait de bois de construction. Chaque couche de planches est placée transversalement aux couches adjacentes pour une rigidité et une résistance accrues. Le CLT peut être utilisé pour de longues portées et tous les assemblages, par exemple les sols, les murs ou les toits. Le CLT a l'avantage de délais de construction plus rapides car les panneaux sont fabriqués et finis hors site et fournis prêts à être montés et vissés ensemble en tant que projet d'assemblage à plat.

brin parallèle

Le bois à brins parallèles (PSL) se compose de longs brins de placage posés en formation parallèle et liés ensemble avec un adhésif pour former la section structurelle finie. Un matériau solide et cohérent, il a une capacité de charge élevée et est résistant aux contraintes dues au vieillissement, il est donc bien adapté pour une utilisation comme poutres et colonnes pour la construction de poteaux et de poutres, et pour les poutres, les linteaux et les linteaux pour la construction de charpentes légères. PSL est membre de la famille de produits de bois d'ingénierie du bois d'œuvre composite structurel (SCL).

Fil laminé

Le bois de sciage stratifié (LSL) et le bois de sciage orienté (OSL) sont fabriqués à partir de brins de bois floconnés qui ont un rapport longueur/épaisseur élevé. Combinés à un adhésif, les brins sont orientés et formés en un grand tapis ou billette et pressés. Le LSL et l'OSL offrent une bonne résistance de fixation des fixations et de bonnes performances de connecteur mécanique et sont couramment utilisés dans une variété d'applications, telles que les poutres, les chevêtres, les goujons, les panneaux de jante et les composants de menuiserie . Ces produits font partie de la famille des produits de bois d'ingénierie du bois d'œuvre composite structurel (SCL). Le LSL est fabriqué à partir de brins relativement courts, généralement d'environ 1 pied de long, par rapport aux brins de 2 à 8 pieds de long utilisés dans le PSL.

Articulation du doigt

Le joint de doigt est composé de petits morceaux de bois combinés pour former des longueurs plus longues et est utilisé dans les montants de porte, les moulures et les montants. Il est également produit dans de grandes longueurs et de larges dimensions pour les sols.

Poutres

Des poutrelles en I et bois poutres en I sont « I » des éléments de structure en forme destinés à être utilisés dans le plancher et la construction toiture. Une solive en I se compose de semelles supérieures et inférieures de différentes largeurs unies à des âmes de différentes profondeurs. Les brides résistent aux contraintes de flexion courantes et l'âme offre des performances de cisaillement . Les solives en I sont conçues pour transporter de lourdes charges sur de longues distances tout en utilisant moins de bois qu'une solive en bois massif dimensionnelle d'une taille nécessaire pour effectuer la même tâche. En 2005, environ la moitié de tous les planchers à ossature légère en bois étaient encadrés à l'aide de solives en I.

Fermes

Les fermes de toit et les fermes de plancher sont des cadres structuraux reposant sur une disposition triangulaire d'âmes et de membrures pour transférer les charges aux points de réaction. Pour une charge donnée, les longues fermes en bois construites à partir de petits morceaux de bois nécessitent moins de matières premières et facilitent le travail des entrepreneurs en climatisation, des plombiers et des électriciens, par rapport aux longs 2x10 et 2x12 traditionnellement utilisés comme chevrons et solives de plancher .

Bois composites transparents

Les composites de bois transparent sont de nouveaux matériaux, actuellement uniquement fabriqués à l'échelle du laboratoire, qui combinent transparence et rigidité via un processus chimique qui remplace les composés absorbant la lumière, tels que la lignine , par un polymère transparent.

Avantages

Les produits en bois d'ingénierie sont utilisés de diverses manières, souvent dans des applications similaires aux produits en bois massif . Les produits en bois d'ingénierie peuvent être préférés au bois massif dans certaines applications en raison de certains avantages comparatifs :

  • Parce que le bois d'ingénierie est fabriqué par l'homme, il peut être conçu pour répondre aux exigences de performance spécifiques à l'application. Les formes et dimensions requises ne déterminent pas les exigences de l'arbre source (longueur ou largeur de l'arbre)
  • Les produits en bois d'ingénierie sont polyvalents et disponibles dans une grande variété d'épaisseurs, de tailles, de grades et de classifications de durabilité d'exposition, ce qui en fait des produits idéaux pour une utilisation illimitée dans des applications de construction, industrielles et domestiques.
  • Les produits en bois d'ingénierie sont conçus et fabriqués pour maximiser les caractéristiques naturelles de résistance et de rigidité du bois. Les produits sont très stables et certains offrent une plus grande résistance structurelle que les matériaux de construction en bois typiques.
  • Le bois lamellé-collé ( lamellé-collé ) a une résistance et une rigidité supérieures à celles du bois de dimensions comparables et, livre pour livre, est plus résistant que l'acier.
  • Certains produits en bois d'ingénierie offrent plus d'options de conception sans sacrifier les exigences structurelles.
  • Les panneaux de bois d'ingénierie sont faciles à travailler avec des outils ordinaires et des compétences de base. Ils peuvent être coupés, percés, fraisés, joints, collés et fixés. Le contreplaqué peut être plié pour former des surfaces courbes sans perte de résistance. Et la grande taille des panneaux accélère la construction en réduisant le nombre de pièces à manipuler et à installer.
  • Les produits en bois d'ingénierie font une utilisation plus efficace du bois. Ils peuvent être fabriqués à partir de petits morceaux de bois, de bois présentant des défauts ou d'essences sous-utilisées.
  • Les fermes en bois sont compétitives dans de nombreuses applications de toit et de plancher, et leurs rapports résistance/poids élevés permettent de longues portées offrant une flexibilité dans la disposition des sols.
  • On pense que le bois d'ingénierie offre des avantages structurels pour la construction de maisons.
  • Les défenseurs de la conception durable recommandent d'utiliser du bois d'ingénierie, qui peut être produit à partir d'arbres relativement petits, plutôt que de gros morceaux de bois de construction massif , qui nécessite de couper un grand arbre.

Désavantages

  • Ils nécessitent plus d'énergie primaire pour leur fabrication que le bois massif.
  • Les adhésifs utilisés dans certains produits peuvent être toxiques. Un problème avec certaines résines est la libération de formaldéhyde dans le produit fini, souvent observée avec les produits à liant urée-formaldéhyde .
  • Couper et travailler avec certains produits peut exposer les travailleurs à des composés toxiques.
  • Certains produits en bois d'ingénierie, tels que ceux spécifiés pour un usage intérieur, peuvent être plus fragiles et plus sujets au gauchissement induit par l' humidité que les bois massifs équivalents. La plupart des panneaux à base de particules et de fibres ne conviennent pas à une utilisation en extérieur car ils absorbent facilement l'eau.

Propriétés

Le contreplaqué et l'OSB ont généralement une densité de 560 à 640 kg/m 3 (35 à 40 lb/pi3). Par exemple, 9,5 mm ( trois / 8  revêtement en) contreplaqué ou OSB revêtement a typiquement une densité de surface de 4/9 à 5/9 kg / m 2 (1 à 1,2 lb / sq ft). De nombreux autres bois d'ingénierie ont des densités beaucoup plus élevées que les panneaux OSB.

Fabrication de parquet contrecollé

Lamelle

La lamelle est la couche de parement du bois qui est visible une fois installée. Typiquement, il s'agit d'un morceau de bois scié. Le bois peut être coupé en trois styles différents : scié à plat, scié sur quartier et scié en rift.

Types de noyau/substrat

  1. Construction en contreplaqué de bois (« noyau sandwich »): Utilise plusieurs couches minces de bois collées ensemble. Le grain du bois de chaque pli est perpendiculaire au pli en dessous. La stabilité est obtenue grâce à l'utilisation de fines couches de bois qui réagissent peu ou pas au changement climatique. Le bois est davantage stabilisé grâce à une pression égale exercée dans le sens de la longueur et de la largeur à partir des plis perpendiculaires les uns aux autres.
  2. Construction à noyau de doigt : Les planchers de bois d'ingénierie à noyau de doigt sont constitués de petits morceaux de bois fraisé qui s'étendent perpendiculairement à la couche supérieure (lamelle) de bois. Ils peuvent être à 2 ou 3 plis, selon l'usage auquel ils sont destinés. S'il s'agit de trois plis, le troisième pli est souvent du contreplaqué parallèle à la lamelle. La stabilité est obtenue grâce aux grains perpendiculaires les uns aux autres, et l'expansion et la contraction du bois sont réduites et reléguées au pli central, empêchant le sol de s'écarter ou de se creuser.
  3. Panneau de fibres de bois : L'âme est constituée de panneaux de fibres de moyenne ou haute densité. Les sols avec âme en panneaux de fibres sont hygroscopiques et ne doivent jamais être exposés à de grandes quantités d'eau ou à une humidité très élevée - la dilatation causée par l'absorption d'eau combinée à la densité du panneau de fibres lui fera perdre sa forme. Le panneau de fibres est moins cher que le bois et peut émettre des niveaux plus élevés de gaz nocifs en raison de sa teneur en adhésif relativement élevée.
  4. Une construction de revêtement de sol d'ingénierie qui est populaire dans certaines parties de l'Europe est la lamelle de bois dur, le noyau de bois tendre posé perpendiculairement à la lamelle et une couche de support finale du même bois noble utilisé pour la lamelle. D'autres feuillus nobles sont parfois utilisés pour la contre-couche mais doivent être compatibles. Ceci est considéré par beaucoup comme le plus stable des planchers d'ingénierie.

Adhésifs

Les types d'adhésifs utilisés dans le bois d'ingénierie comprennent :

Résines urée-formaldéhyde (UF)
le plus courant, le moins cher et non étanche.
Résines phénol formaldéhyde (PF)
jaune/marron, et couramment utilisé pour les produits d'exposition extérieure.
Résines mélamine-formaldéhyde (MF)
blanc, résistant à la chaleur et à l'eau, et souvent utilisé sur des surfaces exposées dans des conceptions plus coûteuses.
résines polymériques de diisocyanate de diphényle de méthylène (pMDI) ou de polyuréthane (PU)
cher, généralement imperméable et ne contient pas de formaldéhyde, notoirement plus difficile à libérer des plateaux et des presses à bois d'ingénierie.

Un terme plus inclusif est celui des composites structurels . Par exemple, le bardage en fibrociment est composé de ciment et de fibre de bois, tandis que le panneau de ciment est un panneau de ciment à faible densité, souvent additionné de résine, recouvert d' un treillis en fibre de verre .

Problèmes de santé

Alors que le formaldéhyde est un ingrédient essentiel du métabolisme cellulaire chez les mammifères , des études ont établi un lien entre l'inhalation prolongée de gaz de formaldéhyde et le cancer. Il a été découvert que les composites de bois d'ingénierie émettent des quantités potentiellement nocives de gaz de formaldéhyde de deux manières : le formaldéhyde libre n'ayant pas réagi et la décomposition chimique des adhésifs à base de résine. Lorsque des quantités exorbitantes de formaldéhyde sont ajoutées à un processus, l'excès n'aura aucun additif avec lequel se lier et peut s'infiltrer du produit en bois au fil du temps. Les adhésifs urée-formaldéhyde (UF) bon marché sont en grande partie responsables des émissions de résine dégradée. L'humidité dégrade les molécules d'UF faibles, entraînant des émissions de formaldéhyde potentiellement nocives. McLube propose des agents de démoulage et des scellants pour plaques conçus pour les fabricants qui utilisent des adhésifs à teneur réduite en formaldéhyde UF et mélamine-formaldéhyde. De nombreux fabricants de panneaux de particules orientées (SB) et de contreplaqués utilisent du phénol-formaldéhyde (PF) car le phénol est un additif beaucoup plus efficace. Le phénol forme une liaison résistante à l'eau avec le formaldéhyde qui ne se dégradera pas dans les environnements humides. Les résines PF ne présentent pas de risques importants pour la santé en raison des émissions de formaldéhyde. Bien que le PF soit un excellent adhésif, l'industrie du bois d'ingénierie a commencé à se tourner vers les liants polyuréthanes comme le pMDI pour obtenir une résistance à l'eau, une résistance et une efficacité de processus encore plus grandes. Les pMDI sont également largement utilisés dans la production de mousses de polyuréthane rigides et d' isolants pour la réfrigération. Les pMDI surpassent les autres adhésifs à base de résine, mais ils sont notoirement difficiles à libérer et provoquent une accumulation sur les surfaces de l'outillage.

Autres fixations

Certains produits d'ingénierie tels que le bois lamellé-croisé CLT peuvent être assemblés sans utiliser d'adhésifs à l'aide d'une fixation mécanique. Il peut s'agir de planches profilées à emboîtement, de fixations métalliques exclusives, de clous ou de goujons en bois ( Brettstapel - monocouche ou CLT).

Normes

Les normes suivantes sont liées aux produits de bois d'ingénierie :

  • EN 300 - Panneaux à copeaux orientés (OSB) — Définitions, classification et spécifications
  • EN 309 - Panneaux de particules — Définition et classification
  • EN 338 - Bois de construction - Classes de résistance
  • EN 386 - Bois lamellé-collé — Exigences de performance et exigences minimales de production
  • EN 313-1 - Contreplaqué — Classification et terminologie Partie 1 : Classification
  • EN 313-2 - Contreplaqué — Classification et terminologie Partie 2 : Terminologie
  • EN 314-1 - Contreplaqué — Qualité du collage — Partie 1 : Méthodes d'essai
  • EN 314-2 - Contreplaqué — Qualité de collage — Partie 2 : Exigences
  • EN 315 - Contreplaqué — Tolérances dimensionnelles
  • EN 387 - Bois lamellé-collé — grands joints à entures multiples - exigences de performance et exigences minimales de production
  • EN 390 - Bois lamellé-collé — dimensions - écarts admissibles
  • EN 391 - Bois lamellé-collé — essai de cisaillement des lignes de colle
  • EN 392 - Bois lamellé-collé — Essai de cisaillement des lignes de colle
  • EN 408 - Structures en bois — Bois de charpente et bois lamellé-collé — Détermination de certaines propriétés physiques et mécaniques
  • EN 622-1 - Panneaux de fibres — Spécifications — Partie 1 : Exigences générales
  • EN 622-2 - Panneaux de fibres — Spécifications — Partie 2 : Exigences pour les panneaux durs
  • EN 622-3 - Panneaux de fibres — Spécifications — Partie 3 : Exigences pour les panneaux moyens
  • EN 622-4 - Panneaux de fibres — Spécifications — Partie 4 : Exigences pour les panneaux souples
  • EN 622-5 - Panneaux de fibres — Spécifications — Partie 5 : Exigences pour les panneaux de traitement à sec (MDF)
  • EN 1193 - Structures en bois — Bois de charpente et bois lamellé-collé - Détermination de la résistance au cisaillement et des propriétés mécaniques perpendiculairement au fil
  • EN 1194 - Structures en bois — Bois lamellé-collé - Classes de résistance et détermination des valeurs caractéristiques
  • EN 1995-1-1 - Eurocode 5 : Calcul des structures en bois — Partie 1-1 : Généralités — Règles communes et règles pour les bâtiments
  • EN 12369-1 - Panneaux à base de bois — Valeurs caractéristiques pour la conception structurelle — Partie 1 : OSB, panneaux de particules et panneaux de fibres
  • EN 12369-2 - Panneaux à base de bois — Valeurs caractéristiques pour la conception structurelle — Partie 2 : Contreplaqué
  • EN 12369-3 - Panneaux à base de bois — Valeurs caractéristiques pour la conception structurelle — Partie 3 : Panneaux en bois massif
  • EN 14080 - Structures en bois — Bois lamellé-collé — Exigences
  • EN 14081-1 - Structures en bois - Bois de structure classé par résistance à section rectangulaire - Partie 1 : Exigences générales

Voir également

Les références

Liens externes