Bois lourd à sciage massif
Les éléments en bois massif sont principalement utilisés comme éléments structurels principaux dans les constructions à poteaux et à poutres. Le terme "bois lourd" est utilisé pour décrire le bois massif scié dont la plus petite dimension transversale est égale ou supérieure à 140 mm (5-1/2 in). Les bois de grande dimension offrent une meilleure résistance au feu que les bois de construction et peuvent être utilisés pour répondre aux exigences de construction en bois lourd énoncées dans la partie 3 du Code national du bâtiment du Canada. Les bois sciés sont produits conformément à la norme CSA O141 Canadian Standard Lumber et classés conformément aux NLGA Standard Grading Rules for Canadian Lumber. Il existe deux catégories de bois : les "poutres et longerons" rectangulaires et les "poteaux et poutres" carrés. Les poutres et les longerons, dont la plus grande dimension dépasse la plus petite de plus de 51 mm, sont généralement utilisés comme éléments de flexion, tandis que les poteaux et les poutres, dont la plus grande dimension dépasse la plus petite de 51 mm ou moins, sont généralement utilisés comme colonnes. Les dimensions des bois sciés varient de 140 à 394 mm (5-1/2 à 15-1/2 in). Les dimensions les plus courantes vont de 140 x 140 mm (5-1/2 x 5-1/2 in) à 292 x 495 mm (11-1/2 x 19-1/2 in) en longueurs de 5 à 9 m (16 à 30 ft). Des dimensions allant jusqu'à 394 x 394 mm (15-1/2 x 15-1/2 in) sont généralement disponibles dans l'ouest du Canada dans les combinaisons d'essences Douglas Fir-Larch et Hem-Fir. Les bois des combinaisons épicéa-pin-sapin (S-P-F) et des essences nordiques ne sont disponibles qu'en petites dimensions. Les bois peuvent être obtenus dans des longueurs allant jusqu'à 9,1 m (30 ft), mais la disponibilité des bois de grande taille et de grande longueur doit toujours être confirmée auprès des fournisseurs avant la spécification. Un tableau des dimensions de bois disponibles est présenté ci-dessous. Les deux catégories de bois, poutres et limons, et poteaux et poutres, comportent trois degrés de contrainte : Select Structural, No.1, et No.2, et deux qualités sans contrainte (Standard et Utility). Les catégories de contraintes sont assorties de valeurs de calcul pour l'utilisation en tant qu'éléments de structure. Aucune valeur de calcul n'a été attribuée aux qualités non soumises à des contraintes. Les qualités No.1 et No.2 sont les plus couramment spécifiées à des fins structurelles. La qualité No.1 peut contenir des quantités variables de Select Structural, selon le fabricant. Contrairement au bois de construction canadien, il existe une différence entre les valeurs de calcul pour les qualités No.1 et No.2 du bois d'œuvre. Select Structural est spécifié lorsque l'aspect et la résistance de la plus haute qualité sont souhaités. Aucune valeur de calcul n'a été attribuée aux qualités Standard et Utility. Les bois de ces qualités peuvent être utilisés dans des applications spécifiques des codes de construction où une résistance élevée n'est pas importante, comme le blocage ou le contreventement court. Les coupes transversales peuvent affecter la qualité du bois dans la catégorie des poutres et des longerons parce que la taille autorisée du nœud varie sur la longueur de la pièce (un nœud plus grand est autorisé près des extrémités qu'au milieu). Les bois doivent être reclassés s'ils sont recoupés. Les bois ne sont généralement pas marqués (estampillés) et un certificat de l'usine peut être obtenu pour certifier la qualité. La grande taille des grumes rend le séchage au four peu pratique en raison des contraintes de séchage qui résulteraient des différences d'humidité entre l'intérieur et l'extérieur du bois. C'est la raison pour laquelle les bois sont généralement traités verts (taux d'humidité supérieur à 19 %), et le taux d'humidité du bois à la livraison dépend de l'importance du séchage à l'air qui a eu lieu. Comme le bois de construction, le bois d'œuvre commence à rétrécir lorsque son taux d'humidité tombe en dessous de 28 %. Les bois exposés à l'extérieur subissent généralement un retrait de 1,8 à 2,6 % en largeur et en épaisseur, en fonction de l'essence. Les bois utilisés à l'intérieur, où l'air est souvent plus sec, subissent un retrait plus important, de l'ordre de 2,4 à 3,0 % en largeur et en épaisseur. Dans les deux cas, la variation de longueur est négligeable. La conception et la construction doivent tenir compte du retrait anticipé. Le retrait doit également être pris en compte lors de la conception des connexions. Les petits défauts à la surface d'un bois sont fréquents dans les conditions de service humides et sèches. Ces défauts de surface ont été pris en compte dans l'établissement des résistances nominales spécifiées. Les fissures dans les colonnes n'ont pas d'importance structurelle à moins que la fissure ne se transforme en une fente traversante qui divisera la colonne. Pour de plus amples informations, veuillez consulter les ressources suivantes : Timber Framers Guild International Log Builders' Association BC Log & Timber Building Industry Association
Bois de construction composite
Structural Composite Lumber (SCL) Structural composite lumber (SCL) is a term used to encompass the family of engineered wood products that includes laminated veneer lumber (LVL), parallel strand lumber (PSL), laminated strand lumber (LSL) and oriented strand lumber (OSL). With its ability to be manufactured using small, fast-grow and underutilized trees, SCL products represent an efficient use of forest resources as they help to meet the increasing demand for structural lumber products that have highly reliable strength and stiffness properties. SCL consists of dried and graded wood veneers, strands or flakes that are layered upon one another and bonded together with a moisture resistant adhesive into large blocks known as billets. The grain of each layer of veneer or flakes run primarily in the same direction. These SCL billets are subsequently resawn into specified dimensions and lengths. SCL has been successfully used in a variety of applications, such as rafters, headers, beams, joists, truss chords, I-joist flanges, columns and wall studs. SCL is produced in a number of standard sizes. Some SCL products are available in a number of thicknesses while others are available in the 45 mm (1-3/4 in) thickness only. Typical depths of SCL members range from 241 to 606 mm (9-1/2 to 24 in). Single SCL members may be nailed or bolted together to form built-up beams. Generally, SCL is available in lengths of up to 20 m (65 ft). SCL is produced at a low moisture content so that very little shrinkage will occur after installation. This low moisture content also allows for SCL to be virtually free from checking, splitting or warping while in service. SCL products are proprietary products and therefore, the specific engineering properties and sizes are unique to each manufacturer. Thus, SCL products do not have a common standard of production and common design values. Design values are derived from test results analysed in accordance with CSA O86 and ASTM D5456 and the design values are reviewed and approved by the Canadian Construction Materials Centre (CCMC). Products meeting the CCMC guidelines receive an Evaluation Number and Evaluation Report that includes the specified design strengths for the SCL product, which are subsequently listed in CCMC’s Registry of Product Evaluations. The manufacturer’s name or product identification and the stress grade is marked on the material at various intervals, but due to end cutting it may not be present on every piece. For further information, refer to the following resources: APA – The Engineered Wood Association Canadian Construction Materials Centre (CCMC), Institute for Research in Construction CSA O86 Engineering design in wood ASTM D5456 Standard Specification for Evaluation of Structural Composite Lumber Products
Conception structurelle
A structure must be designed to resist all the loads expected to act on the structure during its service life. Under the effects of the expected applied loads, the structure must remain intact and perform satisfactorily. In addition, a structure must not require an inordinate amount of resources to construct. Thus, the design of a structure is a balance of necessary reliability and reasonable economy. Wood products are frequently used to provide the principal means of structural support for buildings. Economy and soundness of construction can be achieved by using wood products as members for structural applications such as joists, wall studs, rafters, beams, girders, and trusses. In addition, wood sheathing and decking products perform both a structural role by transferring wind, snow, occupant and content loads to the main structural members, as well as the function of building enclosure. Wood can be used in many structural forms such as light-frame housing and small buildings that utilize repetitive small dimension members or within larger and heavier structural framing systems, such as mass timber construction, which is often utilized for commercial, institutional or industrial projects. The engineered design of wood structural components and systems is based on the CSA O86 standard. During the 1980s, the design of wood structures in Canada, as directed by the National Building Code of Canada (NBC) and CSA O86, changed from working stress design (WSD) to limit states design (LSD), making the structural design approach for wood similar to those of other major building materials. All structural design approaches require the following for both strength and serviceability: Member resistance = Effects of design loads Using the LSD method, the structure and its individual components are characterized by their resistance to the effects of the applied loads. The NBC applies factors of safety to both the resistance side and the load side of the design equation: Factored resistance = Factored load effect The factored resistance is the product of a resistance factor (f) and the nominal resistance (specified strength), both of which are provided in CSA O86 for wood materials and connections. The resistance factor takes into account the variability of dimensions and material properties, workmanship, type of failure, and uncertainty in the prediction of resistance. The factored load effect is calculated in accordance with the NBC by multiplying the actual loads on the structure (specified loads) by load factors that account for the variability of the load. No two samples of wood or any other material are exactly the same strength. In any manufacturing process, it is necessary to recognize that each manufactured piece will be unique. Loads, such as snow and wind, are also variable. Therefore, structural design must recognize that loads and resistances are really groups of data rather than single values. Like any group of data, there are statistical attributes such as mean, standard deviation, and coefficient of variation. The goal of design is to find a reasonable balance between reliability and factors such as economy and practicality. The reliability of a structure depends on a variety of factors that can be categorized as follows: external influences such as loads and temperature change; modelling and analysis of the structure, code interpretations, design assumptions and other judgements which make up the design process; strength and consistency of materials used in construction; and quality of the construction process. The LSD approach is to provide adequate resistance to certain limit states, namely strength and serviceability. Strength limit states refer to the maximum load-carrying capacity of the structure. Serviceability limit states are those that restrict the normal use and occupancy of the structure such as excessive deflection or vibration. A structure is considered to have failed or to be unfit for use when it reaches a limit state, beyond which its performance or use is impaired. The limit states for wood design are classified into the following two categories: Ultimate limit states (ULS) are concerned with life safety and correspond to the maximum load-carrying capacity and include such failures as loss of equilibrium, loss of load-carrying capacity, instability and fracture; and Serviceability limit states (SLS) concern restrictions on the normal use of a structure. Examples of SLS include deflection, vibration and localized damage. Due to the unique natural properties of wood such as the presence of knots, wane or slope of grain, the design approach for wood requires the use of modification factors specific to the structural behaviour. These modification factors are used to adjust the specified strengths provided in CSA O86 in order to account for material characteristics specific to wood. Common modification factors used in structural wood design include duration of load effects, system effects related to repetitive members acting together, wet or dry service condition factors, effects of member size on strength, and influence of chemicals and pressure treatment Wood building systems have high strength-to-weight ratios and light-frame wood construction contains many small connectors, most commonly nails, which provide significant ductility and capacity when resisting lateral loads, such as earthquake and wind. Light-frame shearwalls and diaphragms are a very common and practical lateral bracing solution for wood buildings. Typically, the wood sheathing, most commonly plywood or oriented strand board (OSB), that is specified to resist the gravity loading can also act as the lateral force resisting system. This means that the sheathing serves a number of purposes including distributing loads to the floor or roof joists, bracing beams and studs from buckling out of plane, and providing the lateral resistance to wind and earthquake loads. Other lateral load resisting systems that are used in wood buildings include rigid frames or portal frames, knee bracing and cross-bracing. A table of typical spans is presented below to aid the designer in selecting an appropriate wood structural system. For further information, refer to the following resources: Introduction to Wood Design (Canadian Wood Council) Wood Design Manual (Canadian Wood Council) CSA O86 Engineering design in wood National Building Code of Canada www.woodworks-software.com
Traitement complémentaire
Un traitement supplémentaire peut être ajouté lorsque la coupe ou le forage du bois sur place est inévitable ou lorsque l'on soupçonne que les mesures de protection initiales sont inadéquates. C'est le cas le plus fréquent pour les fondations en bois, les bâtiments agricoles ou les applications non résidentielles à longue durée de vie telles que les poteaux électriques et les poutres de pont. Pour les fondations en bois et les bâtiments agricoles, il est normal de prévoir des coupes et des forages pour les boulons, les tuyaux ou le câblage électrique. En général, le naphténate de cuivre est badigeonné sur les extrémités coupées ou les trous dans le bois traité afin de protéger les surfaces exposées. L'expérience a montré que cela était suffisant pour l'exposition limitée résultant de ces cas. Dans le cas de poteaux ou de poutres de pont, la protection d'origine peut être perdue au fil du temps en raison de la dégradation ou de l'épuisement des ingrédients actifs. La nécessité d'un traitement supplémentaire peut être indiquée par les dommages subis par des structures similaires dans la même zone. Il peut également être prouvé que le risque de dommages a augmenté, par exemple si de nouveaux termites s'installent dans la zone. Dans le cas des poteaux électriques, qui font partie de l'infrastructure physique d'une organisation, l'inspection, la maintenance et l'assainissement sont pratiqués régulièrement pour garantir la sécurité de l'utilisation et programmer le remplacement des poteaux. Souvent, le coût d'un traitement supplémentaire est relativement faible par rapport au coût de l'inspection et ne représente qu'une infime partie du coût d'une défaillance prématurée. Le traitement supplémentaire peut également s'avérer prudent en termes de diligence raisonnable (réduction de la responsabilité juridique). Lors de l'inspection de ces structures, des perceuses ou des foreuses à incréments peuvent être utilisées pour déterminer l'état de l'intérieur des éléments en bois. Il est conseillé de traiter ces trous afin d'éviter toute infection due à des forets et des perceuses non stérilisés. En outre, comme les trous sont généralement percés là où l'on soupçonne ou prévoit la présence de pourriture, il est judicieux de traiter ces trous pour compléter la protection à cet endroit. Solides Les bâtonnets de borate, de cuivre/borate et de fluorure sont de plus en plus utilisés comme traitements complémentaires de la carie interne en raison de leur facilité de manipulation et de leur très faible toxicité. Le cuivre se déplace plus lentement dans le bois que le borate, ce qui permet de protéger la zone autour de la tige si le borate est éliminé au fil du temps par un écoulement massif d'eau. Cela concerne principalement les poteaux électriques dans les climats humides, où l'humidité pénètre dans le poteau à partir du sol, remonte le long du poteau et s'évapore au-dessus du sol, entraînant avec elle le borate vers le haut du poteau - ce qui laisse le borate dans une partie du poteau qui n'est pas particulièrement exposée au risque de pourriture. La vitesse d'écoulement de l'eau peut être relativement lente dans le cas du sapin de Douglas (une essence de bois imperméable) traité avec un produit de préservation à base d'huile ayant un certain pouvoir hydrofuge. Elle peut être plus rapide dans le cas du pin du sud (une essence de bois très perméable) traité avec un produit de préservation à base d'eau. Liquides, pâtes et gels L'application par pulvérisation et par mousse de liquides et de gels est de plus en plus utilisée pour le traitement complémentaire des bâtiments à ossature bois contre les termites et les coléoptères xylophages. Des trous sont percés dans chaque espace entre les montants et les liquides ou gels sont pompés sous pression. On ne peut s'attendre à ce que la couverture soit aussi efficace que celle obtenue par pulvérisation pendant la construction. Les liquides peuvent être versés ou pompés dans les trous percés pour traiter la pourriture interne des poteaux électriques ou des poutres. En général, la charge de produit de préservation qui peut être obtenue est limitée, dans le premier cas, par la taille et l'emplacement des trous et la solubilité du produit chimique, et dans le second cas, par la perméabilité du bois. Une autre approche consiste à laisser un dispositif sous pression attaché au poteau sous le sol, ce qui permet de faire pénétrer une plus grande quantité de liquide dans le poteau sur une période plus longue. Il faut veiller à ce que les trous percés ne recoupent pas des vides ou des fentes menant à la surface du bois, faute de quoi les liquides peuvent s'écouler. Les pâtes peuvent être tassées dans les trous percés pour traiter la carie interne. Elles peuvent également être appliquées au pinceau, à la truelle ou sur des bandages pour traiter la carie externe. Fumigants Les traitements par fumigation sont utilisés avec succès depuis des décennies sur les poteaux électriques et les structures en bois. Le gaz traverse rapidement le bois, s'adsorbe sur la lignocellulose et assure une protection résiduelle de plusieurs années.
Prétraitement de la surface
Application liquide : Le traitement par diffusion par immersion du bois vert (humide) Le traitement par diffusion par immersion consiste à plonger le bois fraîchement coupé, encore humide, dans une solution concentrée de conservateur. Le conservateur peut être épaissi pour augmenter la quantité de solution retenue à la surface. Le bois est empilé, couvert et stocké pendant plusieurs semaines pour permettre au produit de se diffuser en profondeur dans le bois. En Nouvelle-Zélande, le bois de charpente est traité aux borates selon ce procédé depuis les années 1950. La diffusion par immersion fonctionne bien avec les essences de bois qui sont principalement constituées d'aubier ou dont le bois de cœur est humide. Le rapport entre la surface et le volume, la quantité de solution retenue à la surface et la solubilité du produit de préservation limitent la quantité de produit chimique qui peut être diffusée en profondeur dans le bois par ce procédé. Par exemple, une charge d'acide borique de 0,5% en poids de bois, suffisante pour prévenir la pourriture et les attaques de coléoptères, peut être appliquée à du bois de construction nominal de 2 pouces à l'aide de ce procédé. Cependant, une charge d'acide borique de 2,0% en poids, suffisante pour prévenir les attaques des termites de Formose, ne peut être atteinte sans de multiples trempages et des mois de stockage. Application liquide : Traitement par pulvérisation de la charpente Comme ce type de traitement est généralement effectué pendant la phase de construction, il peut être appliqué à l'ensemble de la structure ou à des parties sélectionnées de la structure qui risquent d'être attaquées par la pourriture fongique ou les insectes. Les solides et les fumigants ne sont pas appropriés pour ces applications, et les seules formulations largement utilisées sont à base de borates. Comme le bois est sec à ce stade et que les borates ont besoin d'humidité pour se diffuser, il est utile que ces traitements soient formulés de manière à améliorer la pénétration dans le bois sec. On y parvient généralement en ajoutant des glycols. Néanmoins, on ne peut pas s'attendre à ce que la pénétration initiale du conservateur soit aussi bonne que celle obtenue par un processus de traitement sous pression. Les applications de borate par pulvérisation deviennent populaires dans certaines régions des États-Unis dans le cadre des systèmes de gestion des termites. En règle générale, des traitements superficiels sont utilisés dans toute la maison pour protéger contre les termites de bois sec et les coléoptères xylophages. Ces traitements remplacent les fumigations régulières. Pour la protection contre les termites souterrains, des borates de glycol concentrés peuvent être appliqués sur les deux pieds inférieurs de tout le bois en contact avec la dalle ou, pour la construction d'un vide sanitaire, sur les deux pieds supérieurs et vers l'intérieur de la fondation. Cela remplace une barrière de sol. Application à la brosse Les applications à la brosse pour le prétraitement de surface se limitent essentiellement aux produits de préservation coupés sur le terrain pour le bois traité sous pression et au traitement des structures par les propriétaires, vraisemblablement avec une durée de vie limitée. Le naphténate de cuivre fonctionne bien en surface ou en contact avec le sol, mais sa couleur vert foncé (qui vire au brun au bout d'un an environ) n'est pas très attrayante. Le naphténate de zinc est incolore et peut être teinté à volonté, mais il ne fonctionne pas aussi bien en contact avec le sol. Les borates sont généralement utilisés pour les coupes de terrain sur les seuils intérieurs. En outre, des mélanges borate/glycol sont disponibles pour un usage domestique.
Grands bâtiments en bois
With advanced construction technologies and modern mass timber products such as glued-laminated timber, cross-laminated timber and structural composite lumber, building tall with wood is not only achievable but already underway – with completed contemporary buildings in Australia, Austria, Switzerland, Germany, Norway and the United Kingdom at 9 storeys and taller. Increasingly recognized by the construction sector as an important, new, and safe construction choice, the reduced carbon footprint and embodied / operational energy performance of these buildings is appealing to communities that are committed to sustainable development and climate change mitigation. Tall wood buildings, built with renewable wood products from sustainably managed forests, have the potential to revolutionize a construction industry increasingly focused on being part of the solution when it comes to urban intensification and environmental impact reduction. The Canadian wood product industry is committed to building on its natural advantage, through the development and demonstration of continuously improving wood-based building products and building systems. A tall wood building is a building over six-storeys in height (top floor is higher than 18 m above grade) that utilizes mass timber elements as a functional component of its structural support system. With advanced construction technologies and modern mass timber products such as glued-laminated timber (glulam), cross-laminated timber (CLT) and structural composite lumber (SCL), building tall with wood is not only achievable but already underway – with completed contemporary buildings in Canada, US, Australia, Austria, Switzerland, Germany, Norway, Sweden, Italy and the United Kingdom at seven-storeys and taller. Tall wood buildings incorporate modern fire suppression and protection systems, along with new technologies for acoustic and thermal performance. Tall wood buildings are commonly employed for residential, commercial and institutional occupancies. Mass timber offers advantages such as improved dimensional stability and better fire performance during construction and occupancy. These new products are also prefabricated and offer tremendous opportunities to improve the speed of erection and quality of construction. Some significant advantages of tall wood buildings include: the ability to build higher in areas of poor soils, as the super structure and foundations are lighter compared to other building materials; quieter to build on site, which means neighbours are less likely to complain and workers are not exposed to high levels of noise; worker safety during construction can be improved with the ability to work off large mass timber floor plates; prefabricated components manufactured to tight tolerances can reduce the duration of construction; tight tolerances in the building structure and building envelope coupled with energy modelling can produce buildings with high operational energy performance, increased air tightness, better indoor air quality and improved human comfort Design criteria for tall wood buildings that should be considered include: an integrated design, approvals and construction strategy, differential shrinkage between dissimilar materials, acoustic performance, behaviour under wind and seismic loads, fire performance (e.g., encapsulating the mass timber elements using gypsum), durability, and construction sequencing to reduce the exposure of wood to the elements. It is important to ensure early involvement by a mass timber supplier that can provide design assistance services that can further reduce manufacturing costs through the optimization of the entire building system and not just individual elements. Even small contributions, in connection designs for example, can make a difference to the speed of erection and overall cost. In addition, mechanical and electrical trades should be invited in a design-assist role at the outset of the project. This allows for a more complete virtual model, additional prefabrication opportunities and quicker installation. Recent case studies of modern tall wood buildings in Canada and around the world showcase the fact that wood is a viable solution for attaining a safe, cost-effective and high-performance tall building. For more information, refer to the following case studies and references: Brock Commons Tall Wood House (Canadian Wood Council) Origine Point-aux-Lievres Ecocondos,Quebec City (Cecobois) Wood Innovation and Design Centre (Canadian Wood Council) Technical Guide for the Design and Construction of Tall Wood Buildings in Canada (FPInnovations) Ontario’s Tall Wood Building Reference (Ministry of Natural Resources and Forestry & Ministry of Municipal Affairs) Summary Report: Survey of International Tall Wood Buildings (Forestry Innovation Investment & Binational Softwood Lumber Council) www.thinkwood.com/building-better/taller-buildings
Grands bâtiments en bois - Recherche
Tests Current research includes the World’s largest mass timber fire test – click here for updates on the test results currently being conducted https://firetests.cwc.ca/ Studies “The Historical Development of the Building Size Limits in the National Building Code of Canada (17 Mb) “Case Studies of Risk-to-Life due to Fire in Mid- and High-Rise, Combustible and Non-combustible Buildings Using CUrisk“, by Xia Zhang and George Hadjisophocleous of Carleton University, and Jim Mehaffey of CHM Fire Consultants Ltd. (March 2015) (2.3 Mb) “Fire Safety Challenges of Tall Wood Buildings”, by Robert Gerard and David Barber – Arup North America Ltd; Armin Wolski, San Francisco, CA; for the National Fire Protection Association’s Fire Protection Research Foundation (December 2013) “The Case for Tall Wood Buildings – How Mass Timber Offers a Safe, Economical, and Environmentally Friendly Alternative for Tall Building Structures“, by mgb ARCHITECTURE + DESIGN, Equilibrium Consulting, LMDG Ltd, and BTY Group (February 2012) (8.5 Mb) Ontario Tall Wood Reference Guide (8.04 MB) Reports Fire Research Final Report – Full-scale Mass Timber Shaft Demonstration Fire (including the National Research Council test report as an Appendix), by FPInnovations (April 2015) Acoustics Research and Guides RR-331: Guide to calculating airborne sound transmission in buildings (2nd Edition), by the National Research Council (April 2016) Tall Wood Building Demonstration Initiative Test Reports (funding provided by Natural Resources Canada) CLT Diaphragm Properties CLT Firestopping Testing Monotonic Quasi-Static Testing of CLT Connections Shear Modulus of CLT in plan loading Shear Testing of Cross-Laminated Beams Full Scale Exterior Wall Test on Nordic CLT System, by the National Research Council (January 2015) Client Report A1-005991.1 – Fire Endurance of Cross-Laminated Timber Floor and Wall Assemblies for Tall Wood Buildings, by the National Research Council (December 2014) Measurement of Airborne Sound Insulation of Wall & Floor Assemblies Visit Think Wood’s Research Library for additional resources
Termites
Termites, sometimes called “white ants” are a social insect, more closely related to cockroaches than ants. They can be distinguished from ants by the absence of a narrow waist on the body and their typically white colour. Under a hand lens, termite antennae are straight whereas those of ants have an elbow. Flying reproductive termites (alates) can be distinguished from flying ants by the equal size of all four termite wings. Three types of termites can be distinguished on the basis of their moisture requirements: Damp-wood termites Dry-wood termites Subterranean termites Damp-wood termites are particularly prevalent in coastal British Columbia and the Pacific Northwest of the USA. They only attack and help physically break down decaying trees in forest ecosystems and can be controlled by eliminating the moisture source which has led to decay. They are rarely a problem in buildings. Dry-wood termites on the other hand pose significant hazards to exposed, accessible wooden infrastructure, since they need no significant moisture source, and mated pairs can fly into buildings and start up a nest in dry wood. Consequently, control measures designed to separate wood from soil or moisture are ineffective. On the North American Continent, dry-wood termites are found only from the extreme south of the USA into Mexico. Subterranean termites do need a reliable source of moisture, normally the soil, but they have the capability to carry their required moisture needs into dry wood in buildings. Although satellite nests can occur in buildings, their main nests are normally in soil or wood in contact with soil. Subterranean termites build characteristic shelter-tubes (tunnels) of mud, wood fragments and bodily secretions, which allow them to pass from the soil to wood above ground without being exposed to drying air or predators. These shelter tubes can extend for several metres over inert substrates, such as concrete foundation walls. Termites can also pass through cracks in concrete as narrow as 1.5 mm. Within the subterranean group, one particular species: the Formosan termite (Coptotermes formosanus Shiraki), is the most problematic for wooden infrastructure. Although individuals are smaller than the species mentioned above, because of sheer numbers Formosan termite colonies can be nine times more aggressive in terms of wood consumption. This species is particularly problematic in parts of Southeastern USA, particularly Florida, where it was introduced after WWII. It is unlikely to spread north into Canada although Canada does have other, less-aggressive species of subterranean termites. Subterranean termites are the most economically important group worldwide. More Information Click here for a termite map of Canada. Click here for a termite map of SW Ontario. Click here for a termite map of British Columbia. Additional Sources of Information on Termites Louisiana State University Agricultural Center City of Guelph Municipality of Kincardine
Menuiserie en bois
De nombreuses structures historiques en Amérique du Nord ont été construites à une époque où les fixations métalliques n'étaient pas facilement disponibles. Au lieu de cela, les éléments de bois étaient assemblés en façonnant les éléments de bois adjacents pour qu'ils s'emboîtent les uns dans les autres. La menuiserie est une technique traditionnelle de construction de poteaux et de poutres en bois qui permet d'assembler les éléments en bois sans utiliser de fixations métalliques. La menuiserie nécessite que les extrémités des pièces de bois soient sculptées de manière à ce qu'elles s'emboîtent les unes dans les autres comme des pièces de puzzle. Les variations et les configurations des assemblages bois-bois sont assez nombreuses et complexes. Parmi les assemblages bois-bois les plus courants, citons la mortaise et le tenon, la queue d'aronde, l'assemblage par ligature, l'assemblage en écharpe, l'assemblage à épaulement biseauté et l'assemblage à recouvrement. Il existe de nombreuses variantes et combinaisons de ces types d'assemblages et d'autres types d'assemblages. La figure 5.18 ci-dessous présente quelques exemples d'assemblage de bois. Pour le transfert des charges, la menuiserie repose sur l'emboîtement des éléments de bois adjacents. Les assemblages sont retenus en insérant des chevilles en bois dans des trous percés à travers les éléments emboîtés. Un trou d'environ un pouce de diamètre est percé à travers le joint et une cheville en bois est enfoncée pour maintenir l'assemblage. Les fixations métalliques ne nécessitent qu'un enlèvement minimal des fibres de bois dans la zone des fixations et, par conséquent, la capacité du système est souvent déterminée par la taille modérée des pièces de bois à supporter les charges horizontales et verticales. La menuiserie en bois, au contraire, nécessite l'enlèvement d'un volume important de fibres de bois à l'endroit des joints. C'est pourquoi la capacité de la construction traditionnelle en bois est généralement régie par les connexions et non par la capacité des éléments eux-mêmes. Pour tenir compte de l'élimination de la fibre de bois au niveau des assemblages, les dimensions des éléments des systèmes de construction en bois qui utilisent la menuiserie, tels que les poteaux et les poutres, sont souvent plus grandes que celles des systèmes de construction en bois qui utilisent des attaches métalliques. Les normes de conception technique du bois au Canada ne fournissent pas d'informations spécifiques sur le transfert de charge pour la menuiserie en bois en raison de leur sensibilité à la qualité de l'exécution et des matériaux. Par conséquent, la conception technique doit être prudente, ce qui se traduit souvent par des dimensions de pièces plus importantes. Les compétences et le temps nécessaires pour mesurer, ajuster, couper et faire des essais d'assemblage sont beaucoup plus importants pour la menuiserie que pour d'autres types de construction en bois. Ce n'est donc pas le moyen le plus économique d'assembler les éléments d'un bâtiment en bois. La menuiserie bois n'est pas utilisée lorsque l'économie est le critère de conception primordial. Elle est plutôt utilisée pour donner un aspect structurel unique qui met en valeur la beauté naturelle du bois sans distraction. La menuiserie en bois offre un aspect visuel unique qui témoigne d'un haut degré d'artisanat. Pour de plus amples informations, veuillez consulter les ressources suivantes : Timber Framers Guild (Guilde des charpentiers)
Traitabilité
Treatability of Major North American Softwoods Some wood is easier to treat than others. The particular structure of the cells for a given piece of wood will determine how permeable the wood is to chemicals. This table describes the permeability of common softwoods used in North America. The permeability ratings are: 1 – Permeable 2 – Moderately Impermeable 3 – Impermeable 4 – Extremely Impermeable Tree Permeability Permeability Predominant in the Tree Sapwood Heartwood Douglas Fir 2 4 Heartwood Western Hemlock 2 3 Heartwood Eastern Hemlock 2 4 Heartwood White Spruce 2 3-4 Heartwood Engelmann Spruce 2 3-4 Heartwood Black Spruce 2 4 Heartwood Red Spruce 2 4 Heartwood Sitka Spruce 2 3 Heartwood Lodgepole Pine 1 3-4 Heartwood Jack Pine 1 3 Heartwood Red Pine 1 3 Sapwood Southern Pine 1 3 Sapwood Ponderosa Pine 1 3 Sapwood Amabilis Fir (Pacific silver fir) 2 2-3 Heartwood Alpine Fir 2 3 Heartwood Balsam Fir 2 4 Heartwood Western Red Cedar 2 3-4 Heartwood Eastern White Cedar 2 3-4 Heartwood Yellow Cypress 1 3 Heartwood Western S-P-F 2 3-4 Heartwood Eastern S-P-F 2 4 Heartwood Hem-Fir 2 3 Heartwood Western Larch 2 4 Heartwood Tamarack 2 4 Heartwood Incising We can improve the penetration of preservative into impermeable wood by making little cuts in the wood. A series of small, shallow slits are cut into the wood by an incising machine. This is an effective way of increasing the treatability of lumber pieces which are predominantly heartwood. Species with heartwood permeability ratings of higher than 3 require high density incising (over 7,500 incisions per square meter). Incising does reduce the strength of lumber and this effect must be taken into account in engineering calculations. Drying to Maximise Treatabilty Unless the purchaser can be assured that lumber for treatment will be air dried to less than 30% moisture content, the specification of KD lumber for preservative treatment is strongly recommended. The problem with treating lumber which is not kiln dried is that the practicalities of production and delivery lead to the potential for poor product quality. The durability of treated Canadian lumber relies on a shell of preservative treatment preventing access by wood-rotting fungi to the untreated core. If the treated shell fails to prevent penetration by checks or abrasion or if the wood-rotting fungus is already in the untreated core, premature failure can result. There are four major pitfalls in treating green lumber: saturated sapwood, frozen lumber, check development and pre-treatment infection. Saturated Sapwood In order for the preservative to penetrate the wood cells, they must be empty of water, that is, the wood must be below 30% moisture content. In green lumber the sapwood cells may be too full of sap to accept any preservative. The sapwood is the part most susceptible to decay and most in need of preservative penetration. Partial air or kiln drying to between 20 and 30% moisture content is ideal, but there is seldom the time or the conditions necessary to do this. Purchasing commercial KD material (maximum 20%) is normally the only option to ensure the sapwood will accept treatment. Frozen Lumber The overwhelming majority of production is treated over the winter to prepare for the spring and summer outdoor construction season. With the exception of coastal British Columbia, most regions of Canada will be dealing with frozen wood at this time. Many treating plants do not have dry kilns, thus material is treated in the condition it is delivered to the plant. Preservative will not penetrate through ice until it is fully thawed. This typically occurs in contact with the treating solution. Frozen green lumber contains a lot of ice and there is insufficient time for this to thaw during typical commercial treating cycles. The residual moisture (12 – 20%) in kiln-dried lumber is in the cell walls and will not impede preservative penetration even if it is frozen. Check Development Checks only develop when the moisture content of wood drops below about 28%. If lumber is treated green and then dries, checks will penetrate the treated zone exposing the untreated core. If lumber is kiln-dried to the in-service moisture content, typically around 16% in exterior exposure, the checks will be largely developed prior to treatment. This means that the checks will be lined with a treated zone and the shell of treatment will remain intact. Pre-treatment Infection A lesser problem than the above three, but still of some concern, is the potential for survival through the manufacturing process of wood-rotting fungi that may have infected in the tree, log or lumber storage stages. At worst, this might only apply to 10% or fewer of pieces. Nevertheless, we have seen examples where treatment of green lumber without application of heat (60°C or more) fails to kill wood-rotting fungi already in the product, leading to premature failure in service. This can occur in as little as 4 years. CCA treatment is a cool process, but most kiln-drying schedules will kill all wood-rotting fungi.
Traitement lors de la fabrication de produits en bois d'ingénierie
Certains panneaux en bois d'ingénierie, tels que le contreplaqué et le bois de placage stratifié (LVL), peuvent être traités après fabrication avec des solutions de préservation, ce qui n'est pas le cas des produits à base de fines lamelles (OSB, OSL) et des panneaux à base de petites particules et de fibres (panneaux de particules, MDF). Les produits de préservation doivent être ajoutés aux éléments en bois avant qu'ils ne soient collés ensemble, sous forme de pulvérisation, de brouillard ou de poudre. Les produits tels que l'OSB sont fabriqués à partir de petites et fines lamelles de bois. Les conservateurs en poudre peuvent être mélangés aux brins et aux résines pendant le processus de mélange, juste avant le formage et le pressage du matelas. Le borate de zinc est couramment utilisé dans cette application. En ajoutant des conservateurs au processus de fabrication, il est possible d'obtenir un traitement uniforme sur toute l'épaisseur du produit. En Amérique du Nord, le contreplaqué est normalement protégé contre la pourriture et les termites par des procédés de traitement sous pression. Cependant, dans d'autres parties du monde, les insecticides sont souvent formulés avec des adhésifs pour protéger le contreplaqué contre les termites.
Avantages du bois
Le bois résiste à certains des produits chimiques qui détruisent l'acier et le béton. Par exemple, le bois est souvent le matériau de choix lorsqu'il est exposé à des composés organiques, à des solutions chaudes ou froides d'acides ou de sels neutres, à des acides dilués, à des gaz de combustion industriels, à l'air marin et à une humidité relative élevée. En raison de sa résistance aux produits chimiques, le bois est souvent utilisé dans les applications suivantes : Bâtiments de stockage de potasse Dômes de stockage de sel Tours de refroidissement Réservoirs industriels pour divers types de produits chimiques Avec une conception réfléchie et une exécution soignée, les ponts en bois s'avèrent remarquablement durables. Dans le monde entier, il existe de nombreux exemples de ponts en bois durables, qu'ils soient historiques ou modernes. Les tabliers des ponts modernes sont soumis à des attaques incessantes de produits chimiques de déglaçage, et le bois est de plus en plus accepté comme une option viable pour ces applications. Les piliers qui sont constamment immergés dans l'eau douce sont connus pour durer des siècles. Les pieux de fondation situés sous les structures ne se décomposeront pas si la nappe phréatique reste plus élevée que le sommet des pieux. De nombreuses structures importantes dans le monde sont construites sur des pilotis en bois, notamment une grande partie de la ville de Venise et l'Empire State Building à New York.
