Le bois de construction est un bois massif scié dont l'épaisseur est inférieure à 89 mm (3,5 pouces). Le bois de construction peut être désigné par sa dimension nominale en pouces, c'est-à-dire la dimension réelle arrondie au pouce supérieur, ou par sa dimension réelle en millimètres. Par exemple, un matériau de 38 × 89 mm (1-1/2 × 3-1/2 in) est désigné nominalement comme du bois d'œuvre 2 × 4. Le bois d'œuvre séché à l'air ou au four (S-Dry), dont le taux d'humidité est inférieur ou égal à 19 %, est facilement disponible dans une épaisseur de 38 mm (1,5 po). Les épaisseurs de 64 et 89 mm (2-1/2 et 3-1/2 in) sont généralement disponibles en vert surfacé (S-Grn) uniquement, c'est-à-dire que le taux d'humidité est supérieur à 19 %.

La longueur maximale de bois de construction que l'on peut obtenir est d'environ 7 m (23 pieds), mais elle varie d'un bout à l'autre du Canada.

L'utilisation prédominante du bois de construction dans la construction de bâtiments est l'ossature des toits, des planchers, des murs de cisaillement, des diaphragmes et des murs porteurs. Le bois d'œuvre peut être utilisé directement comme matériau d'ossature ou peut servir à fabriquer des produits structuraux techniques, tels que des fermes à ossature légère ou des solives en I préfabriquées en bois. Le bois de dimension de qualité spéciale appelé lamstock (stock de stratification) est fabriqué exclusivement pour le bois lamellé-collé.

L'assurance de la qualité du bois d'œuvre canadien est assurée par un système complexe de normes de produits, de normes de conception technique et de codes de construction, impliquant une supervision du classement, un soutien technique et un cadre réglementaire.

Contrôle et fendage

Le contrôle se produit lorsque le bois est séché rapidement. La surface sèche rapidement, tandis que l'âme reste à un taux d'humidité plus élevé pendant un certain temps. Par conséquent, la surface tente de se rétracter, mais elle est retenue par le cœur du bois. Cette contrainte provoque des tensions à la surface qui, si elles sont suffisamment importantes, peuvent séparer les fibres, créant ainsi une fente. Les fissures sont des fentes de passage qui se produisent généralement à l'extrémité des éléments en bois. Lorsqu'un élément en bois sèche, l'humidité est perdue très rapidement à l'extrémité de l'élément. À mi-longueur, cependant, le bois a encore un taux d'humidité plus élevé. Cette différence de teneur en humidité crée des contraintes de traction à l'extrémité de la pièce. Lorsque les contraintes dépassent la résistance du bois, une fente se forme. Les sciages massifs de grande dimension sont susceptibles de se fendre et de se fissurer car ils sont toujours apprêtés en vert (S-Grn). En outre, en raison de leur grande taille, l'âme sèche lentement et les contraintes de traction à la surface et aux extrémités peuvent être importantes. Les petits défauts limités à la surface d'un élément en bois ont très rarement un effet sur la résistance de l'élément. Les fissures profondes peuvent être importantes si elles se produisent à un endroit où les contraintes de cisaillement sont élevées. Les fissures dans les colonnes n'ont pas d'importance structurelle, sauf si elles se transforment en fissures traversantes qui augmentent le coefficient d'élancement de la colonne. Les résistances au cisaillement spécifiées pour les bois de construction et les bois d'œuvre ont été élaborées en tenant compte de la quantité maximale de fissures ou de fentes autorisée par la règle de classement applicable. Il est possible de réduire la possibilité et la gravité des fentes et des gerces en contrôlant la vitesse de séchage. Pour ce faire, le bois doit être maintenu à l'abri de la lumière directe du soleil et à l'écart de toute source de chaleur artificielle. En outre, les extrémités peuvent être enduites d'un produit d'étanchéité pour retarder la perte d'humidité. D'autres mesures permettent de minimiser les changements de dimensions et le risque de fendillement ou de fissuration :

• spécifier des produits du bois dont la teneur en humidité est aussi proche que possible de la teneur en humidité d'équilibre prévue pour l'utilisation finale
• veiller à ce que les produits du bois secs soient protégés par un stockage et une manipulation appropriés

Bois abouté

Les produits aboutés sont fabriqués en prenant des pièces plus courtes de bois d'œuvre séché au four, en usinant un profil en forme de "doigt" à chaque extrémité des pièces courtes, en ajoutant un adhésif structurel approprié et en collant les pièces en bout pour obtenir une pièce de bois d'œuvre plus longue. La longueur d'un bois abouté n'est pas limitée par la longueur de la grume. En fait, le processus de fabrication peut aboutir à la production de solives et de chevrons d'une longueur de 12 m (40 pieds) ou plus. Le procédé d'aboutage est également utilisé dans le processus de fabrication de plusieurs autres produits en bois d'ingénierie, notamment le bois lamellé-collé et les poutrelles en I en bois. Le terme spécifique "bois abouté" s'applique au bois de construction qui contient des joints à entures multiples.

L'aboutage permet de tirer une plus grande valeur de la ressource forestière en utilisant de courtes pièces de bois de qualité inférieure pour la fabrication d'un produit en bois d'ingénierie à valeur ajoutée. Le processus d'aboutage utilise de courtes pièces de bois coupées et permet une utilisation plus efficace des fibres de bois récoltées. Le bois abouté peut être fabriqué à partir de n'importe quelle essence ou groupe d'essences commerciales. Le groupe d'essences le plus couramment utilisé pour la production de bois abouté est l'épicéa, le pin et le sapin (S-P-F).

Avantages de la conception du bois abouté

Le bois abouté est un produit d'ingénierie qui est recherché pour plusieurs raisons :

• rectitude
• stabilité dimensionnelle
• l'interchangeabilité avec du bois non abouté
• utilisation très efficace de la fibre de bois

Les avantages de ce produit en bois d'ingénierie en termes de conception et de performance sont sa rectitude et sa stabilité dimensionnelle. La rectitude et la stabilité dimensionnelle du bois abouté sont le résultat de la combinaison de pièces de bois courtes, au grain relativement droit et présentant moins de défauts naturels, pour former une pièce de bois plus longue. Le grain du bois abouté devient non uniforme et aléatoire lorsque de nombreuses pièces courtes sont assemblées. Le bois abouté est donc moins susceptible de se déformer que le bois de sciage massif. Le processus d'aboutage permet également de réduire ou d'éliminer les défauts qui réduisent la résistance, ce qui donne un produit structurel en bois dont les propriétés techniques sont moins variables que celles du bois de sciage massif. L'utilisation la plus courante du bois abouté est celle des montants dans les murs de cisaillement et les murs porteurs verticaux.

Le facteur le plus important pour les montants est la rectitude. Les montants assemblés par entures multiples resteront plus droits que les montants en bois de construction massif lorsqu'ils sont soumis à des changements de température et d'humidité. Cette caractéristique présente des avantages considérables pour le constructeur et le propriétaire, notamment une construction de qualité supérieure, l'élimination des sauts de clous dans les cloisons sèches et d'autres problèmes liés aux variations dimensionnelles. Cela fait également du bois abouté un candidat idéal pour les cloisons intérieures non porteuses.

Le bois abouté est également couramment utilisé comme matériau de bride dans les poutrelles en I. Cette application exige que les fibres du bois et le joint collé résistent à des charges de tension à long terme lors de l'utilisation. Cette application du produit exige que les fibres du bois et le joint collé résistent à des charges de tension à long terme lors de l'utilisation. C'est pourquoi le bois abouté utilisé pour la fabrication de poutrelles en I doit être conforme aux exigences de la norme NLGA SPS 1. Les fabricants de poutrelles en I en bois appliquent des procédures supplémentaires d'évaluation de la qualité au cours de la production.

Types de bois aboutés

Le bois d'œuvre canadien abouté est fabriqué conformément à la norme SPS 1 de la NLGA, Bois de charpente abouté, à la norme SPS 3, Bois d'œuvre abouté à usage exclusif de poteaux verticaux, ou à la norme SPS 4, Bois d'œuvre abouté calibré à la machine. Dans presque tous les cas, le bois abouté fabriqué selon les exigences de la norme SPS 1 est interchangeable avec le bois de sciage massif de même essence, qualité et longueur, et peut être utilisé pour des applications porteuses horizontales ou verticales, telles que les solives, les chevrons, les colonnes et les poteaux muraux. Le bois abouté fabriqué selon la norme SPS 3 ne peut être utilisé que comme éléments verticaux en compression, par exemple les poteaux de mur, lorsque les éléments de charge de flexion et de tension ne dépassent pas une courte durée, que la teneur en humidité du bois ne dépasse pas 19% et que la température ne dépasse pas 50 °C pendant une période prolongée. Le bois d'œuvre SPS 3 est fabriqué dans des sections allant jusqu'à 38 x 140 mm (2 x 6), dans des longueurs allant jusqu'à 3,66 m (12 ft). Le bois d'œuvre abouté fabriqué conformément à la norme SPS 4 peut être utilisé pour les brides de poutrelles en I en bois et les fermes raccordées à des plaques métalliques. Le bois abouté classé SPS 4 désigné comme "usage à sec uniquement" ne doit être utilisé que dans des applications où la teneur en humidité à l'équilibre du bois ne doit pas dépasser 19%. Le bois abouté est généralement produit à partir de bois dont la teneur en humidité ne dépasse pas 19% afin de faciliter la fabrication du joint et de répondre aux normes strictes de contrôle de la qualité. C'est pourquoi le bois abouté est presque toujours vendu comme "S-Dry".

Il existe plusieurs types d'adhésifs utilisés dans la fabrication du bois abouté. Les normes spéciales de produits (SPS) de la National Lumber Grades Authority (NLGA) décrivent les types d'adhésifs pouvant être utilisés dans les bois aboutés SPS 1, SPS 3 et SPS 4, ainsi que les normes d'essai auxquelles ces adhésifs doivent satisfaire. L'assemblage SPS 1, parfois appelé aboutage structural, utilise un adhésif phénol-résorcinol-formaldéhyde (PRF), similaire à celui utilisé dans les panneaux structuraux ou dans le bois lamellé-collé. Le SPS 3 utilise généralement un adhésif à base d'acétate de polyvinyle. Les adhésifs utilisés dans la fabrication du bois abouté SPS 3 ne conviennent pas à l'assemblage de bois mouillés, c'est pourquoi seul le bois "S-Dry" est utilisé afin de garantir un assemblage de qualité.

Les adhésifs utilisés dans les charpentes assemblées par entures multiples sont désignés comme adhésifs résistants à la chaleur (HRA) ou non résistants à la chaleur (Non-HRA). Pour être qualifié d'adhésif HRA, un adhésif doit être exposé à des températures élevées au cours d'un essai standard de résistance au feu d'un assemblage de poteaux porteurs assemblés par entures multiples, chargé à 100 % de la charge de conception admissible du mur. Tous les produits SPS 1 doivent être fabriqués avec des adhésifs HRA. Les produits SPS 3 peuvent être fabriqués avec des adhésifs HRA ou non HRA. Tous les produits SPS 4 doivent être fabriqués avec des adhésifs HRA.

Protocoles d'essais structuraux pour les bois assemblés par entures multiples

La résistance des assemblages à entures multiples est contrôlée en stipulant la qualité du bois qui doit être présent dans la zone de l'assemblage. Pour la majorité des bois aboutés, les segments entre les aboutages sont classés visuellement conformément aux règles de la NLGA pour la qualité de bois indiquée sur le timbre de qualité. Près des joints, des limites visuelles plus restrictives sont généralement imposées. Les propriétés structurelles sont confirmées par un programme complet d'assurance qualité avec vérification par une tierce partie indépendante. Des tests structurels quotidiens sont certifiés pour vérifier que le produit répond aux exigences du système nord-américain de classement du bois d'œuvre. Chaque pièce doit être composée d'essences du même groupe, et des tolérances strictes sont établies pour l'usinage des doigts, la qualité, le mélange et le durcissement de l'adhésif. Selon le type de bois abouté fabriqué, des essais de flexion sur chant et à plat et des essais de traction sont effectués sur chaque pièce pour s'assurer que l'assemblage peut répondre aux valeurs de conception technique du bois. Les exigences des essais du bois abouté sont sélectionnées pour permettre d'attribuer au bois abouté la même résistance et la même rigidité que le bois non abouté de la même qualité et de la même taille. Les méthodes d'essai (par exemple, essais de flexion ou de traction) et la charge d'essai cible (par exemple, résistance minimale et 5e centile de l'aboutage) pour les échantillons d'aboutages simples ne sont pas seulement liées à la taille, à la qualité et à l'essence à assembler, mais tiennent également compte de l'espacement moyen entre les aboutages. Les aboutages utilisés avec un espacement moyen des aboutages inférieur doivent atteindre un niveau de résistance du 5e centile plus élevé que les mêmes aboutages utilisés avec un espacement moyen des aboutages supérieur. Lors de la sélection des essais, seules certaines propriétés, telles que la résistance à la flexion, sont directement testées. D'autres caractéristiques sont établies par corrélation avec la propriété contrôlée, ou impliquées par la spécification imposée à l'adhésif (par exemple, la performance de la ligne de collage de l'adhésif). Pour plus d'informations sur la performance des adhésifs dans les bois aboutés par entures multiples dans les assemblages de murs résistants au feu, voir le document suivant

Le bois abouté doit répondre aux mêmes exigences que celles énoncées dans les règles de classement du bois de sciage ordinaire. Les règles de classement ne considèrent pas que la présence d'aboutages réduise les propriétés de résistance. Le bois abouté doit également répondre à des normes de produit spéciales concernant les exigences de contrôle de la qualité pour la résistance et la durabilité des joints. Les normes spéciales SPS 1, SPS 3 et SPS 4 de la National Lumber Grades Authority (NLGA) au Canada ou le document Glued Products Procedures & Quality Control, C/QC 101.97 de la Western Wood Products Association (WWPA) sont des exemples de ces normes de produit. Tous les bois aboutés fabriqués conformément aux normes canadiennes de la NLGA portent une estampille indiquant - l'identification de l'essence ou de la combinaison d'essences - la désignation du séchage (S-Dry ou S-Green) - le symbole enregistré de l'organisme de classement - le grade - l'identification de l'usine - le type d'adhésif utilisé (HRA ou Non-HRA) - le numéro de la norme NLGA et la désignation SPS 1 CERT FGR JNT (joint à entures multiples certifié), ou SPS 3 CERT FGR JNT-VERT STUD USE ONLY (aboutage certifié pour utilisation verticale uniquement), ou SPS 4 CERT FGR JNT (aboutage certifié) Des informations supplémentaires sur le bois abouté SPS 1 et SPS 3 sont fournies dans le tableau 1 ci-dessous.

Désignation du timbre de grade	Fac-similé du timbre de grade	Normes de produits	Comparaison avec le bois non abouté	Utilisations autorisées	Adhésifs	Grades autorisés	Dimensions et longueurs
USAGE VERTICAL UNIQUEMENT - SPS 3 CERT FGR JNT		SPS 3 et C/QCl0l.97	Destinés à être utilisés comme montants muraux, limités à des charges normales de flexion et de tension à court terme.	Montants porteurs, montants non porteurs, usage intérieur uniquement	Typiquement l'acétate de polyvinyle, mais toute colle répondant aux normes.	Stud, Construction, Standard, No.1, No.2, No.3	2×2, 2×3, 2×4, 2×6, 8′ à 12′
JOINT STRUCTUREL - SPS 1 CERT FGR JNT		SPS 1 et C/QCl0l.97	Entièrement interchangeable avec des bois de même qualité et de même essence	Goujons porteurs et non porteurs, chevêtres, linteaux, poutres, solives	Phénol-résorcinol ou équivalent, de couleur foncée	Select Structural (SS), No.1, No.2	2×2, 2×3, 2×4, 2×6, 2×8, 2×10, 2×12, 8′ à 40′

Dimensions du bois de charpente

Notes :

• Le bois de 38 mm (2″ nominal) est facilement disponible en S-Dry.
• Le bois S-Dry est surfacé à un taux d'humidité inférieur ou égal à 19 %.
• Après séchage, les dimensions du bois S-Green seront approximativement les mêmes que celles du bois S-Dry.
• Les tailles métriques indiquées dans le tableau sont équivalentes aux tailles impériales S-Dry, arrondies au millimètre le plus proche.
• S-Dry est la dimension finale pour le bois sec en place et c'est la dimension utilisée dans les calculs de conception.

Teneur en eau

Le bois gagne ou perd de l'humidité en fonction des conditions environnementales auxquelles il est soumis. Les variations d'humidité affectent les produits du bois de deux manières. Tout d'abord, la variation de la teneur en humidité entraîne des changements dimensionnels (retrait et gonflement) du bois. Deuxièmement, lorsqu'elle est combinée à d'autres conditions préalables, une humidité excessive peut entraîner la détérioration du bois par la pourriture. Le taux d'humidité est le poids de l'eau contenue dans le bois par rapport au poids du bois séché au four. La variation de la taille d'une pièce de bois est liée à la quantité d'eau qu'elle absorbe ou qu'elle perd. Pour des taux d'humidité compris entre 0 et 28 % environ, l'humidité est retenue dans les parois des cellules du bois. À environ 28 %, les parois cellulaires atteignent leur capacité ou point de saturation des fibres (PSF) et toute eau supplémentaire doit être retenue dans les cavités cellulaires.

Tampons de teneur en eau

Le bois estampillé "S-Grn" (surfaced green) est un bois dont le taux d'humidité était supérieur à 19 % au moment de la fabrication (rabotage ou dressage). Le bois d'œuvre S-Grn est également appelé bois d'œuvre non séché ou bois d'œuvre vert. Le bois estampillé "S-Dry" (surfaced dry) est un bois dont le taux d'humidité ne dépassait pas 19 % au moment de la fabrication. L'estampille relative au taux d'humidité n'indique pas si le séchage a été effectué à l'air libre ou au four. Certaines scieries apposent volontairement une estampille "KD" indiquant que le bois a été séché au four. Le bois d'œuvre séché à l'air et le bois d'œuvre séché au four ont les mêmes résistances spécifiées utilisées pour la conception technique. Le bois d'œuvre S-Dry est jusqu'à 15 % plus cher que le bois d'œuvre S-Grn, en raison de l'augmentation des coûts liés à l'emballage et au séchage.

Mesure de la teneur en eau

La mesure de la teneur en humidité des produits du bois peut s'avérer difficile, en particulier si elle est effectuée dans des conditions variables. Il convient de suivre des lignes directrices pour mesurer et interpréter les résultats afin d'évaluer correctement si les produits en bois sont secs au moment de la pose. Par exemple, lors de la mesure de la teneur en humidité d'une pièce de bois, les facteurs suivants influencent le résultat individuel :

• le type de test (le séchage au four est le plus précis)
• le type d'appareil de mesure (diélectrique, résistance au courant continu)
• type de produit
• température
• les essences de bois
• variation du bois (poches humides)
• la fréquence, l'emplacement et la profondeur de l'échantillonnage pour représenter correctement l'ensemble de la pièce

Les facteurs suivants doivent être pris en compte lors de la mesure et de l'évaluation de la performance d'une structure en bois, dans des conditions d'utilisation finale données et en fonction des variations d'humidité :

• répartition de l'humidité dans la structure
• les endroits où l'humidité s'accumule
• nombre d'étages
• type(s) de construction
• l'orientation, l'exposition et l'ombrage
• échantillonnage et analyse des résultats individuels

Ressources en PDF :

• Contrôle et fendage
• Bois abouté
• Dimensions du bois
• Teneur en eau
• Lissage de la surface