Panneaux de bois structuraux : définition, types et applications

Les panneaux de bois structuraux, également appelés panneaux de bois d'ingénierie, sont largement utilisés dans les habitations et les bureaux aujourd'hui car ils apportent une touche moderne aux espaces. Le bois d'ingénierie désigne une variété de produits dérivés du bois créés en liant ou en fixant des fibres, des placages ou des planches de bois avec des adhésifs ou d'autres techniques de fixation pour créer un matériau composite. Dans cet article, nous aborderons les questions suivantes concernant les panneaux de bois structuraux :

• Qu'est-ce qu'un panneau de bois structurel ?
• Quelles sont les applications des panneaux de bois structuraux ?
• Quelles sont les propriétés du bois d'ingénierie ?
• Quels sont les types de panneaux de bois structuraux ?
• Quels sont les avantages et les limites du bois d'ingénierie ?

Plongeons dans le sujet !

Qu'est-ce qu'un panneau de bois structurel ?

Le bois d'ingénierie, aussi connu sous les noms de bois massif, bois composite, bois artificiel ou panneau manufacturé, désigne une variété de produits dérivés du bois créés en liant ou en fixant des fibres, des placages ou des planches de bois ensemble avec des adhésifs ou d'autres fixatifs pour créer un matériau composite.

Un panneau de bois structural est défini comme « un panneau produit à partir de placages, de brins ou de copeaux de bois, liés entre eux par des résines synthétiques hydrofuges ou d'autres techniques de collage acceptables » dans le Code international de la résidence (IRC) 2018, publié par le Conseil international du code (ICC). Le contreplaqué, les panneaux de copeaux orientés (OSB) et les panneaux composites sont quelques types de panneaux de bois structuraux.

Les panneaux peuvent avoir une épaisseur variant de quelques millimètres à 16 pouces (410 mm) ou plus lorsqu'ils sont faits de bois lamellé-croisé (CLT), et leurs dimensions peuvent aller de quelques pouces à 64 par 8 pieds (19,5 par 2,4 m) ou plus. Pour garantir l'uniformité et la prévisibilité de leur performance structurelle, ces produits sont conçus selon des exigences de conception précises, testés pour satisfaire aux normes nationales ou internationales, puis fabriqués.

Quelles sont les applications des panneaux de bois structuraux ?

Généralement, les mêmes feuillus et résineux utilisés pour produire le bois d'œuvre sont employés pour créer des produits en bois d'ingénierie. Le bois d'ingénierie fait de fibres ou de particules de bois peut être fabriqué à partir de rebuts de scierie et d'autres déchets de bois, mais les placages comme le contreplaqué, les panneaux de fibres à densité moyenne (MDF) et les panneaux de particules sont généralement faits à partir de grumes entières. Le panneau de copeaux orientés (OSB), un produit en bois d'ingénierie, utilise des arbres de la famille des peupliers, une essence courante mais non structurelle.

Les panneaux de bois structuraux sont utilisés dans de nombreuses applications différentes, notamment les produits industriels, les bâtiments commerciaux et la construction résidentielle. Dans de nombreux projets de construction, ces produits peuvent remplacer l'acier pour les solives et les poutres. Une catégorie de matériaux de construction pouvant remplacer les assemblages en béton est appelée bois massif. Dans les décennies à venir, l'adoption généralisée du bois massif et son remplacement de l'acier et du béton dans de nouveaux projets de construction de moyenne hauteur pourrait contribuer à réduire le changement climatique.

Voici les applications des panneaux structuraux dans la construction :

• Planchers
• Murs
• Toits

Planchers

Le panneau de bois structural le plus typique utilisé comme sous-plancher et sous-couche dans les applications de plancher ordinaires est d'une épaisseur de 23/32 pouce, installé à 24 pouces entre axes. Ces panneaux offrent une surface solide, rigide et résistante sur laquelle divers types de revêtements de finition (tels que moquette et sous-couche) peuvent être posés directement, avec des supports à 24 pouces entre axes ou moins. De nombreuses applications utilisent également un système de plancher à deux couches, composé d'une couche de sous-couche et d'une couche de sous-plancher structural.

Murs

Les panneaux de bois structuraux empêchent le flambement le long des murs (causé par les séismes et le vent) et maintiennent les murs droits. Dans d'autres cas, le système de contreventement en panneaux de bois structuraux est remplacé par un revêtement mural en carton, en mousse plastique ou en d'autres matériaux.

Toits

Sous divers systèmes d'étanchéité, les panneaux de bois structuraux sont fréquemment utilisés comme revêtement de toiture sur les toits en pente et plats. Ils supportent le poids des personnes, des équipements mécaniques et des charges de gravité provenant de la neige, de la pluie et des toitures finies, tout en protégeant les bâtiments des contraintes latérales causées par les vents violents ou les séismes. 7/16″ et 15/32″ sont les épaisseurs de panneaux les plus populaires utilisées dans les toitures. Les fermettes, généralement espacées de 24″ entre axes, les supportent. Les normes de construction autorisent souvent des panneaux de bois structuraux aussi minces que 3/8″ d'épaisseur dans les toits avec des supports jusqu'à 24″ oc dans les régions avec peu ou pas de charges de neige.

Quelles sont les propriétés du bois d'ingénierie ?

Il existe de nombreuses façons d'utiliser le bois pour répondre aux exigences physiques dans l'industrie, cependant la plupart de ces méthodes opèrent à une échelle macro et ne modifient pas la microstructure ou les qualités matérielles. Pour atteindre simultanément une résistance mécanique élevée et une malléabilité acceptable, des échecs surviennent. Il existe des méthodes pour créer du bois à la fois hautement durable mécaniquement et malléable.

Le bois naturel est partiellement délingnifié et ramolli dans le processus, puis ses fibres et vaisseaux sont rétractés par séchage. Finalement, le matériau est « choqué » avec de l'eau pour ouvrir sélectivement les vaisseaux. Le choc hydrique crée des parois cellulaires des fibres froissées et des capillaires partiellement ouverts. Grâce à sa microstructure, le bois peut fléchir et se mouler. En utilisant la microscopie électronique à balayage (MEB), il est possible de voir que les fibres du bois malléable sont serrées les unes contre les autres et que certains vaisseaux se sont partiellement ouverts à la suite du processus de choc hydrique.

Les propriétés mécaniques des panneaux d'ingénierie ou du bois incluent le test de flexion, la résistance à la traction et la résistance à la compression.

Quels sont les types de panneaux de bois structuraux ?

Voici les types courants de panneaux de bois structuraux :

• Contreplaqué
• Bois densifié
• Panneau de fibres
• Panneau de particules
• Panneau de copeaux orientés
• Bois lamellé
• Placage lamellé
• Bois lamellé-croisé

Contreplaqué

Le premier produit en bois d'ingénierie est parfois connu sous le nom de contreplaqué, un panneau de bois structural. Des feuilles de placage croisées sont utilisées pour créer le contreplaqué, qui est ensuite collé avec des adhésifs résistants à l'humidité, forts, en utilisant la chaleur et la pression. La résistance et la rigidité du panneau dans les deux directions sont augmentées par l'« orientation croisée », c'est-à-dire en alternant l'orientation du grain des placages de couche en couche. Les panneaux de copeaux orientés et les panneaux composites structuraux sont des exemples d'autres panneaux de bois structuraux.

Bois densifié

Les fibres de bois sont mécaniquement compressées dans une presse chaude pour augmenter la densité d'un facteur trois, créant du bois densifié. On s'attend à ce que cette augmentation de la densité améliore proportionnellement la résistance et la rigidité du bois. Les premières recherches ont soutenu ces conclusions, qui incluaient une augmentation triple de la résistance mécanique.

Panneau de fibres

Pour créer des panneaux de fibres à densité moyenne et à haute densité (panneaux durs), du bois résiduel de feuillus ou de résineux est converti en fibres de bois, qui sont ensuite mélangées avec de la cire et un liant en résine avant d'être formées en panneaux sous haute chaleur et pression.

Panneau de particules

Des copeaux de bois, des rognures de scierie, voire de la sciure, ainsi qu'une résine synthétique ou un autre liant approprié, sont pressés et extrudés pour créer le panneau de particules. Des matériaux similaires sont utilisés dans le panneau de copeaux orientés, parfois appelé panneau de flocons, panneau de wafers ou panneau de copeaux, mais il utilise des flocons de bois usinés pour une plus grande résistance. Lorsque l'économie est plus importante que la résistance et l'apparence, le panneau de particules remplace le bois standard et le contreplaqué car il est moins cher, plus dense et plus uniforme. Le panneau de particules a un inconvénient majeur : il est très sensible à l'expansion et à la décoloration liées à l'humidité, surtout s'il n'est pas peint ou autrement scellé.

Panneau de copeaux orientés

Un panneau de bois structural connu sous le nom de panneau de copeaux orientés (OSB) est fabriqué à partir de brins de bois rectangulaires orientés longitudinalement, empilés, mis en nappes et assemblés avec des adhésifs thermodurcissables résistants à l'humidité. Pour donner au panneau résistance et rigidité, les couches individuelles peuvent être orientées croisées. Cependant, la majorité des panneaux OSB sont plus fortement délivrés dans une direction. Normalement, la direction la plus forte du panneau est alignée avec les brins de bois dans la couche la plus externe des deux côtés. La direction la plus forte du panneau est fréquemment indiquée par des flèches sur le produit (la hauteur, ou la plus grande dimension, dans la plupart des cas). L'OSB est un produit de panneau solide de qualité constante fabriqué en nappes continues énormes sans chevauchements, espaces ou cavités.

Bois lamellé

Le bois lamellé-collé (glulam) est un matériau structural qui peut être utilisé comme poutres ou colonnes horizontales ou verticales. Il est composé de nombreuses couches de bois dimensionnel collées ensemble avec des adhésifs résistants à l'humidité. De plus, le glulam peut être fabriqué sous des formes courbes, offrant une grande flexibilité de conception.

Placage lamellé

De minces placages de bois sont collés ensemble dans un gros billet pour créer du bois de placage lamellé (LVL). Chaque placage dans le billet LVL a un grain qui court parallèlement à la direction longue. Le résultat final offre une gamme plus large en largeur, profondeur et longueur de produit que le bois standard grâce à des qualités mécaniques améliorées et une stabilité dimensionnelle. Dans les mêmes utilisations structurales que le bois scié traditionnel, comme les chevrons, linteaux, poutres, solives, panneaux de rive, montants et colonnes, le LVL fait partie de la famille des bois composites structuraux (SCL) des produits en bois d'ingénierie.

Bois lamellé-croisé

Un panneau multicouche composé de bois d'œuvre appelé bois lamellé-croisé (CLT) est adaptable et durable. Pour une plus grande rigidité et résistance, les planches sont disposées en croix les unes par rapport aux autres. De grandes portées et tous les assemblages, tels que planchers, murs ou toits, peuvent être construits avec le CLT. Comme les panneaux sont produits et finis hors site et livrés prêts à assembler comme un projet de kit à plat, le CLT a l'avantage de délais de construction plus rapides.

Panneaux structuraux isolés

Les panneaux isolants structuraux (SIP) sont des composites faits de mousse de polystyrène expansé (EPS) placée entre des panneaux structuraux en bois. Les SIP sont utilisés pour construire des toits, des murs et des planchers. Les SIP sont utilisés en raison de leur efficacité énergétique. Généralement, l'EPS est recouvert de peaux en OSB de 7/16″. L'EPS dans les SIP peut atteindre un pied d'épaisseur, les rendant parfaits pour les zones froides. Les gaines électriques et de plomberie sont déjà en place, toutes les ouvertures et formes sont précoupées, et les SIP sont fabriqués en usine. Le bâtiment peut être clos en deux ou trois jours une fois les fondations posées. Ensuite, exactement comme pour un bâtiment construit sur site, des panneaux de gypse sont appliqués sur la surface intérieure des SIP.

Quels sont les avantages et les limites du bois d'ingénierie ?

Voici les avantages et inconvénients des panneaux de bois structuraux ou panneaux d'ingénierie dans leurs diverses applications :

Avantages :

• Le bois d'ingénierie peut être fabriqué pour répondre aux exigences de performance d'une application spécifique car il est artificiel. Les exigences en arbres sources ne sont pas déterminées par les formes et dimensions requises (longueur ou largeur de l'arbre).
• Parce qu'ils sont flexibles et disponibles dans une large gamme d'épaisseurs, largeurs, grades et classifications de durabilité à l'exposition, les panneaux de bois structuraux sont parfaits pour une utilisation dans une large gamme de projets de construction, industriels et domestiques.
• Les produits en bois d'ingénierie sont créés de manière à maximiser la résistance et la rigidité que le bois possède naturellement. Certains produits ont une résistance structurelle supérieure aux matériaux de construction en bois normaux et sont très stables.
• Le bois lamellé-collé (glulam) est plus rigide et robuste que le bois dimensionnel comparable, et plus résistant que l'acier poids pour poids.
• Certains produits en bois d'ingénierie offrent plus d'options de conception sans perdre les exigences structurales.
• Les panneaux de bois d'ingénierie sont faciles à travailler avec des outils courants et des connaissances de base. Ils peuvent être joints, rainurés, coupés, percés, collés et fixés. Sans perdre en résistance, le contreplaqué peut être courbé pour créer des surfaces courbes. La grande taille des panneaux accélère également la construction en minimisant la manipulation et l'installation requises pour chaque pièce.
• Les panneaux de bois structuraux utilisent le bois plus efficacement. Ils peuvent être produits à partir d'essences peu utilisées, de bois défectueux ou de petits morceaux de bois.
• La flexibilité des larges portées des fermettes en bois et leurs rapports résistance/poids élevés permettent leur utilisation dans une variété d'applications de toiture et de plancher.
• Le bois d'ingénierie est réputé avoir des avantages structuraux pour la construction de maisons.
• L'utilisation de bois d'ingénierie, qui peut être fabriqué à partir d'arbres relativement petits, est recommandée par les partisans de la conception durable par opposition aux grosses pièces de bois massif, qui nécessitent l'abattage d'un grand arbre.

Inconvénients :

• Par rapport au bois massif, ils nécessitent plus d'énergie primaire pour être créés.
• Les adhésifs de certains objets pourraient être nocifs. La libération de formaldéhyde de diverses résines dans le produit fini, qui se produit fréquemment avec les produits collés à l'urée-formaldéhyde, est une source de préoccupation.
• Certains produits peuvent exposer les travailleurs à des produits chimiques nocifs lorsqu'ils sont coupés ou manipulés de diverses manières.
• Comparés à des bois massifs équivalents, certains produits en bois d'ingénierie, tels que ceux destinés à un usage intérieur, peuvent être plus faibles et plus sensibles au gauchissement induit par l'humidité. En raison de leur propension à absorber l'eau, la plupart des panneaux à base de particules et de fibres sont inappropriés pour un usage extérieur.

Conclusion

Le revêtement en panneaux de bois structuraux préserve la robustesse structurelle de la maison et permet aux murs d'être isolés à des valeurs R plus élevées, créant des systèmes de murs à haute résistance abordables et pratiques pour les entrepreneurs. C'est tout pour cet article où les questions suivantes sur les panneaux de bois structuraux ont été discutées :

• Qu'est-ce qu'un panneau de bois structural ?
• Quelles sont les applications des panneaux de bois structuraux ?
• Quelles sont les propriétés du bois d'ingénierie ?
• Quels sont les types de panneaux de bois structuraux ?
• Quels sont les avantages et les limites du bois d'ingénierie ?

J'espère que vous avez beaucoup appris de cette lecture. Si c'est le cas, partagez avec d'autres. Merci de votre lecture, à bientôt !