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
Propriétés du bois d'œuvre
For many years, the design values of Canadian dimension lumber were determined by testing small clear samples. Although this approach had worked well in the past, there were some indications that it did not always provide an accurate reflection of how a full-sized member would behave in service. Beginning in the 1970s, new data was gathered on full-size graded lumber, known as in-grade testing. In the early 1980s, the Canadian lumber industry conducted a major research program through the Canadian Wood Council Lumber Properties Program for bending, tension and compression parallel to grain strength properties of 38 mm thick (nominal 2 in) dimension lumber of all commercially important Canadian species groups. The Lumber Properties Program was conducted as a cooperative project with the US industry with the goal of verifying lumber grading correlation from mill to mill, from region to region, and between Canada and the United States. The in-grade testing program involved testing thousands of pieces of dimension lumber to destruction in order to determine their in-service characteristics. It was agreed that this testing program should simulate, as closely as possible, the structural end use conditions to which the lumber would be subjected to. After the test samples were conditioned to approximately 15 percent moisture content, they were tested under short- and long-term loading in accordance with ASTM D4761. Lumber samples in three sizes; 38 x 89 mm, 38 x 184 mm and 38 x 235 mm (2 x 4 in, 2 x 8 in, and 2 x 10 in), were selected across the Canadian growing regions for the three largest-volume commercial species groups; Spruce-Pine-Fir (S-P-F), Douglas Fir-Larch (D.Fir-L) and Hem-Fir. Select Structural, No.1, No.2, No.3, as well as light framing grades, were sampled in flexure. Select Structural, No.1 and No.2 grades were evaluated in tension and compression parallel to grain. Several lesser-volume species were also evaluated at lower sampling intensities. The in-grade testing resulted in new relationships between species, sizes and grades. The dimension lumber database of results was examined to establish trends in bending, tension and compression parallel to grain property relationships as affected by member size and grade. These studies provided a basis for extending the results to the full range of dimension lumber grades and member sizes described in CSA O86. In Canada, both the CSA O86 and the National Building Code of Canada (NBC) have adopted the results from the Lumber Properties Program. The data has also been used to update the design values in the United States. The scientific data resulting from the Lumber Properties Program demonstrated: close correlation in the strength properties of visually graded No.1 and No.2 dimension lumber; good correlation in the application of grading rules from mill to mill and from region to region; and a decrease in relative strength as size increases (i.e. size effect) – for example the unit bending strength for a 38 × 89 mm (2 x 4 in) member is greater than for a 38 × 114 mm (2 x 6 in) member. Following the testing program, the consensus-based ASTM D1990 standard was developed and published. Data for bending, tension parallel to grain, compression parallel to grain, and modulus of elasticity continue to be analyzed in accordance with this Standard. Unlike visually graded lumber where the anticipated strength properties are determined from assessing a piece on the basis of visual appearance and presence of defects such as knots, wane or slope of grain, the strength characteristics of machine stress-rated (MSR) lumber are determined by applying forces to a member and actually measuring the stiffness of a particular piece. As lumber is fed continuously into the mechanical evaluating equipment, stiffness is measured and recorded by a small computer, and strength is assessed by correlation methods. MSR grading can be accomplished at speeds up to 365 m (1000 ft) per minute, including the affixing of an MSR grade mark. MSR lumber is also visually checked for properties other than stiffness which might affect the suitability of a given piece. Given that the stiffness of each piece is measured individually and strength is measured on select pieces through a quality control program, MSR lumber can be assigned higher specified design strengths than visually graded dimension lumber. For further information, refer to the following resources: Canadian Lumber Properties (Canadian Wood Council) ASTM D1990 Standard Practice for Establishing Allowable Properties for Visually-Graded Dimension Lumber from In-Grade Tests of Full-Size Specimens ASTM D4761 Standard Test Methods for Mechanical Properties of Lumber and Wood-Based Structural Materials National Lumber Grades Authority (NLGA)
Fondations permanentes en bois
A permanent wood foundation (PWF) is an engineered construction system that uses load-bearing exterior light-frame wood walls in a below-grade application. A PWF consists of a stud wall and footing substructure, constructed of approved preservative-treated plywood and lumber, which supports an above-grade superstructure. Besides providing vertical and lateral structural support, the PWF system provides resistance to heat and moisture flow. The first PWF examples were built as early as 1950 and many are still being used today. A PWF is a strong, durable and proven engineered system that has a number of unique advantages: energy savings resulting from high insulation levels, achievable through the application of stud cavity insulation and exterior rigid insulation (up to 20% of heat transfer can occur through the foundation); dry, comfortable living space provided by a superior drainage system (which does not require weeping tile); increased living space since drywall can be attached directly to foundation wall studs; resistance to cracking from freeze/thaw cycles; adaptable to most building designs, including crawl spaces, additions and walk-out basements; one trade required for more efficient construction scheduling; buildable during winter with minimal protection around footings to protect them from freezing; rapid construction, whether framed on site or pre-fabricated off-site; materials are readily available and can be efficiently shipped to rural or remote building sites; and long life, based on field and engineering experience. PWFs are suitable for all types of light-frame construction covered under Part 9 ‘Housing and Small Buildings’ of the National Building Code of Canada (NBC), that is, PWF can be used for buildings up to three-storeys in height above the foundation and having a building area not exceeding 600 m2. PWFs can be used as foundation systems for single-family detached houses, townhouses, low-rise apartments, and institutional and commercial buildings. PWFs can also be designed for projects such as crawlspaces, room additions and knee-wall foundations for garages and manufactured homes. There are three different types of PWFs: concrete slab or wood sleeper floor basement, suspended wood floor basement and an unexcavated or partially excavated crawl space. Lumber studs used in PWF are typically 38 x 140 mm (2 x 6 in) or 38 x 184 mm (2 x 8 in), No. 2 grade or better. Improved moisture control methods around and beneath the PWF result in comfortable and dry below-grade living space. The PWF is placed on a granular drainage layer which extends 300 mm (12 in) beyond the footings. An exterior moisture barrier, applied to the outside of the walls, provides protection against moisture ingress. Caulked joints between all exterior plywood wall panels and at the bottom of exterior walls is intended to control air leakage through the PWF, but also eliminates water penetration pathways. The result is a dry basement that can be easily insulated and finished for maximum comfort and energy conservation. All lumber and plywood used in a PWF, except for specific components or conditions, must be treated using a water-borne wood preservative and identified as such by a certification mark stating conformance with CSA O322. Corrosion-resistant nails, framing anchors and straps that are used to fasten PWF-treated material must be hot-dipped galvanized or stainless steel. Exterior moisture and vapour barriers must be at least 0.15 mm (6 mil) in thickness. Dimpled drainage board is often specified as an exterior moisture barrier. For further information, refer to the following references: Permanent Wood Foundations (Canadian Wood Council) Permanent Wood Foundations 2023 – Durable, Comfortable, Adaptable, Energy efficient, Economical (Wood Preservation Canada and Canadian Wood Council) Wood Design Manual (Canadian Wood Council) Wood Preservation Canada CSA S406 Specification of permanent wood foundations for housing and small buildings CSA O322 Procedure for certification of pressure-treated wood materials for use in permanent wood foundations CSA O86 Engineering design in wood National Building Code of Canada
Durabilité par conception
La "durabilité par la conception" est l'aspect le plus important des solutions durables. Il s'agit d'abord d'utiliser du bois sec, de le stocker de manière appropriée pour s'assurer qu'il reste sec, puis de concevoir le bâtiment de manière à protéger le bois ou, si le bois est exposé, de le concevoir de manière à ce qu'il n'accumule pas d'humidité. Il faut également veiller à ce que l'enveloppe du bâtiment soit conçue de manière à évacuer l'eau en vrac, à empêcher l'eau et la vapeur de pénétrer dans l'enveloppe et à évacuer l'eau qui s'y infiltre.
Durabilité par nature
For outdoor applications of wood, we have a strong tradition here in North America of using our naturally durable species: Western red cedar, Eastern white cedar, yellow cypress and redwood. These are familiar choices for decks, fences, siding and roofing. These species are resistant to decay in their natural state, due to high levels of organic chemicals called extractives. Extractives are chemicals that are deposited in the heartwood of certain tree species as they convert sapwood to heartwood. In addition to providing the wood with decay resistance, extractives also often give the heartwood colour and odour. Only the heartwood has these protective deposits. The sapwood of all North American softwoods is susceptible to decay and must be protected by other means when decay resistance is required. Sapwood is the newer part of the tree, closer to the bark. It needs no decay protection in the live tree because wound responses keep out any invading organisms. The heartwood is the inner, older part of the tree and is no longer alive. Heartwood is often visibly distinguishable from sapwood by colour (heartwood is generally darker), but not in all species. However, even if you’re sure you have heartwood of a durable species, you may not have the level of resistance you think. Decay resistance is often highly variable, and may be lower in plantation-grown trees. There is currently no way to reliably estimate the durability of a piece of naturally durable heartwood. More Information Click Here for a table showing natural durability rankings of common softwood species.
Durabilité par traitement
Méthodes de traitement Il existe deux méthodes de base pour le traitement : avec et sans pression. Les méthodes sans pression consistent à appliquer le produit de conservation par brossage, pulvérisation ou trempage de la pièce à traiter. Il s'agit de traitements superficiels qui n'entraînent pas une pénétration profonde ou une absorption importante du produit de conservation. Il est préférable de limiter leur utilisation au traitement sur le terrain pendant la construction (par exemple, lorsqu'une pièce de bois traitée sous pression doit être coupée sur le terrain), aux cas où seule une partie de la pièce doit être traitée, aux processus de fabrication des produits en bois à base de brins, à la protection de surface contre les moisissures ou au traitement correctif du bois en place. Par exemple, des mélanges de borate et de glycols sont utilisés pour traiter le bois sain laissé en place lors de la réparation de problèmes de pourriture. Le glycol aide le borate à pénétrer dans le bois sec, arrêtant l'activité de tout champignon qui entre en contact avec lui. La pénétration du conservateur est encore limitée et la fonction la plus importante est d'empêcher les champignons non détectés laissés sur place de se propager au bois sain. Une pénétration plus profonde et plus complète est obtenue en faisant pénétrer le produit de protection dans les cellules du bois sous l'effet de la pression. Diverses combinaisons de pression et de vide sont utilisées pour faire pénétrer des niveaux adéquats de produit chimique dans le bois. Les produits de protection sous pression sont des produits chimiques transportés dans un solvant. Le solvant, ou support, est soit de l'eau, soit de l'huile. Les produits de préservation à base d'huile sont largement utilisés pour traiter les produits industriels tels que les traverses de chemin de fer, les poteaux électriques et les poutres de pont, ainsi que pour protéger les coupes dans les champs. Les produits de préservation à base d'eau sont plus largement utilisés sur les marchés résidentiels en raison de l'absence d'odeur, de la surface plus propre du bois et de la possibilité de peindre ou de teindre le produit en bois. Lorsqu'un produit en bois est utilisé dans une application connue pour présenter un risque, par exemple à l'extérieur, un traitement sous pression est recommandé. Types de produits de préservation Les produits de préservation du bois les plus couramment utilisés en Amérique du Nord dans la construction résidentielle sont des systèmes à base de cuivre en phase aqueuse, notamment le cuivre quaternaire alcalin (ACQ), l'azole de cuivre (CA) et l'azole de cuivre micronisé (MCA). Le bois traité avec ces produits de préservation a une teinte verte naturelle, bien que celle-ci puisse être masquée par l'utilisation de colorants qui donnent le plus souvent au bois traité une couleur brun moyen. Le cuivre est le principal biocide de ces systèmes. L'ACQ contient également des composés d'ammonium quaternaire qui agissent comme co-biocide pour protéger contre les organismes tolérants au cuivre. De même, CA et MCA contiennent du tébuconazole pour protéger contre ces organismes. L'arséniate de cuivre chromaté (ACC) a été largement utilisé dans la construction résidentielle jusqu'en 2004, date à laquelle son utilisation dans la plupart des applications résidentielles a été progressivement abandonnée. Il est maintenant largement limité aux applications industrielles, mais peut encore être utilisé dans quelques applications résidentielles telles que les bardeaux et les fondations permanentes en bois. L'arséniate ammoniacal de cuivre et de zinc (ACZA) peut également être utilisé dans la plupart de ces applications, mais il est surtout utilisé pour le traitement du Douglas taxifolié et pour les applications marines. Les borates constituent une autre classe de produits de préservation en phase aqueuse utilisés en Amérique du Nord. Leur utilisation est actuellement limitée aux applications protégées de la pluie et d'autres sources d'eau persistantes. Il s'agit notamment des charpentes dans les zones à termites et de la réparation des charpentes pourries dans les bâtiments qui fuient et où la principale source d'humidité a été éliminée. Les borates sont également utilisés dans le cadre d'un double traitement, en association avec une enveloppe de créosote ou de naphténate de cuivre, pour protéger les traverses de chemin de fer. Les systèmes de préservation à base d'eau sans métal, tels que PTI et EL2, contiennent des fongicides et des insecticides à base de carbone. Le bois traité avec ces systèmes est utilisé dans la construction résidentielle aux États-Unis et est limité aux applications hors sol. Les produits de préservation à base d'huile comprennent la créosote, le pentachlorphénol et le naphténate de cuivre et de zinc. La créosote est le célèbre produit de protection du bois noir et huileux, le plus ancien type de produit de protection encore utilisé de nos jours. Au Canada, elle est utilisée presque exclusivement pour les traverses de chemin de fer, où sa résistance aux mouvements de l'humidité est un avantage clé. Le pentachlorophénol dans l'huile est principalement utilisé pour les poteaux électriques, où les caractéristiques d'assouplissement de la surface de l'huile sont utiles pour l'escalade des poteaux. Le naphténate de cuivre et le naphténate de zinc sont deux conservateurs couramment utilisés pour traiter les coupes sur le terrain. Le naphténate de cuivre est également utilisé pour traiter les traverses et les bois de charpente aux États-Unis. Modification thermique Les propriétés du bois sont modifiées lorsqu'il est exposé à des températures élevées (160-260°C) dans des conditions d'oxygène réduit. Les fours de modification thermique utilisent des températures beaucoup plus élevées que les fours de séchage et utilisent de la vapeur (ou d'autres milieux excluant l'oxygène) pour protéger le bois de la dégradation à ces températures élevées. Le bois modifié thermiquement qui en résulte a généralement une couleur plus foncée, une stabilité dimensionnelle accrue et une meilleure résistance à la pourriture. La modification thermique peut réduire certaines propriétés mécaniques et ne protège pas le bois contre les insectes. Le bois modifié thermiquement est généralement utilisé dans des applications non structurelles, en surface, telles que les bardages, les terrasses et les meubles d'extérieur. Plus d'informations auprès des producteurs de produits de préservation du bois Lonza Wood Protection Timber Specialties Viance LLC Genics Inc. Kop-Coat Rio Tinto Minerals Nisus Creosote council KMG Chemicals Préservation du bois Canada
Finition du bois extérieur
L'aspect du bois peut être modifié par l'application d'un revêtement architectural. Les revêtements architecturaux sont des revêtements de surface tels que des peintures et des teintures appliquées à un bâtiment ou à des structures extérieures telles qu'une terrasse. Les revêtements sont multifonctionnels : ils sont décoratifs, réduisent les efforts nécessaires pour nettoyer les bâtiments et les structures, et offrent une protection contre l'absorption d'humidité, ce qui contribue à prolonger la durée de vie du bois. Cependant, les revêtements ne peuvent pas être considérés comme des substituts aux traitements de préservation. Sur cette page, nous expliquons les bases des différents types de revêtements extérieurs pour le bois, et ce qu'ils peuvent et ne peuvent pas faire pour le bois. Types de revêtements - Opacité Les revêtements architecturaux disponibles pour le bois comprennent généralement des peintures, des teintures, des vernis et des hydrofuges. Il existe plusieurs façons de classer les revêtements. L'une des méthodes les plus courantes consiste à les différencier en fonction de leur apparence. Les revêtements sont souvent identifiés comme suit 1) opaques ; 2) semi-transparents ou 3) transparents. Ces termes indiquent dans quelle mesure les caractéristiques naturelles du bois seront visibles à travers la finition. Un revêtement opaque ne laisse transparaître aucune des couleurs naturelles du bois et, selon son épaisseur, peut également masquer une grande partie ou la totalité de sa texture de surface. Il protège efficacement le bois des dommages causés par la lumière du soleil. Il peut également contribuer à empêcher l'humidité de pénétrer dans le bois. Ces revêtements ont tendance à durer plus longtemps. Les revêtements opaques comprennent les peintures et les teintures de couleur unie. Une finition transparente ou semi-transparente, telle qu'une teinture ou un produit hydrofuge, peut modifier la couleur du bois, mais comme elle laisse transparaître le grain et la texture, le bois conserve un aspect "naturel". Ces finitions aident à empêcher l'humidité de pénétrer dans le bois dans une certaine mesure, mais la capacité des teintures à limiter la pénétration de l'humidité varie considérablement. Elles protègent également le bois des dommages causés par la lumière du soleil à des degrés divers, en fonction de leur teneur en absorbeurs organiques d'UV ou en pigments inorganiques. La différence entre les revêtements transparents et semi-transparents n'est pas toujours claire. Les revêtements transparents laissent apparaître davantage de grain et de texture. Les revêtements extérieurs transparents étiquetés comme "clairs" peuvent encore contenir des pigments pour rehausser la couleur naturelle du bois et fournir une distinction visuelle entre les zones peintes et non peintes pendant l'application. Toutefois, il est important de noter que les produits transparents destinés à un usage intérieur ne conviennent PAS à un usage extérieur, car ils se dégradent rapidement et s'abîment s'ils sont exposés à la lumière du soleil et aux intempéries. Il existe de nombreux produits transparents commercialisés pour protéger le bois contre l'eau (hydrofuges) - ces produits pourraient techniquement être considérés comme des "traitements" du bois plutôt que comme des revêtements pour le bois, car ils offrent principalement une protection contre l'eau et aident à réduire le fendillement, et n'offrent qu'une protection très limitée, voire aucune protection contre les UV. Cela signifie qu'ils tombent généralement en panne plus tôt que les finitions pigmentées, mais ils contribuent à ralentir le processus d'altération en limitant la pénétration de l'eau. Il convient de noter que les hydrofuges sont souvent en phase solvant et contiennent de la cire qui affecte l'adhérence des revêtements ultérieurs, ce qui signifie que la plupart de ces produits ne doivent pas être utilisés comme prétraitement sous la peinture. Toutefois, les hydrofuges transparents présentent l'avantage unique d'être le traitement le plus respectueux de l'esthétique en cas de manque d'entretien. En d'autres termes, ces produits ne modifient pas la couleur du bois, de sorte que les parties de bois dénudées ne sont pas aussi visibles si le revêtement s'use. Types de revêtements - Supports Une autre façon courante de classer les revêtements est le type de support (la base) - les produits sont soit à base d'eau, soit à base de solvant. Lorsqu'il est important d'avoir peu de composés organiques volatils (COV) et de pouvoir nettoyer facilement, il est préférable d'opter pour un produit à base d'eau. Les revêtements en phase aqueuse dominent aujourd'hui le marché en raison des exigences réglementaires environnementales croissantes en matière de qualité de l'air et de santé, et de la demande des clients. Par rapport aux finitions à base de solvants, les finitions à base d'eau ont généralement moins d'odeur et peuvent être nettoyées avec de l'eau au lieu d'utiliser des essences minérales. Les revêtements en phase aqueuse sont généralement plus souples (moins susceptibles de se fissurer lorsque le bois sous-jacent rétrécit et gonfle sous l'effet de l'humidité) et plus perméables à la vapeur d'eau. Les peintures à l'eau sont souvent appelées latex. Les peintures à base de solvant sont communément appelées peintures à l'huile. De même, les peintures dites alkydes sont généralement à base de solvant (mais pas toujours). Bien qu'il soit courant de désigner les peintures comme étant au latex ou à l'huile/alkyde, il est plus utile de les considérer comme étant à base d'eau ou de solvant. Les revêtements en phase aqueuse, en particulier les acryliques, sont généralement moins sujets à la décoloration et au farinage que les alkydes. La technologie des peintures et des finitions en phase aqueuse a considérablement progressé ces dernières années et est aujourd'hui suffisamment au point pour égaler, voire dépasser, les propriétés des produits en phase solvant. Types de revêtements - Épaisseur du film Les revêtements pour bois sont parfois classés en fonction de l'épaisseur du film qu'ils forment à la surface du bois. Les peintures, les teintures unies et les vernis sont souvent qualifiés de filmogènes, car ils créent une couche de matériau continue sur le bois. Les teintures semi-transparentes, les teintures transparentes, les hydrofuges et les huiles naturelles sont souvent appelées finitions pénétrantes, car elles pénètrent dans les pores du bois, laissant visibles la texture de sa surface et ses pores, plutôt que de laisser un film épais sur le bois. Cependant, tous les revêtements laissent un film à la surface - épais pour certains, fin pour d'autres - et les produits "pénétrants" ne pénètrent que sur une très courte distance dans le bois. Il est néanmoins utile de savoir si un produit laisse un film épais, car ce type de produit peut être plus difficile à enlever s'il est dégradé et nécessite une remise à neuf. En effet, les modes de défaillance sont différents : un revêtement épais et cohérent comme une peinture se fissure et s'écaille, tandis qu'un produit "pénétrant" en couche mince comme une lasure se détruit par érosion. Les revêtements peuvent-ils protéger le bois ? Les revêtements peuvent protéger temporairement la surface du bois contre le soleil, l'humidité et les intempéries, mais ils ne protègent pas activement contre la pourriture. Leur objectif est avant tout esthétique. Ils ralentissent toutefois les effets néfastes des intempéries et offrent une certaine protection contre l'humidité, qui est un facteur de pourriture. Les revêtements contribuent également à préserver la durabilité naturelle d'essences telles que le Western Red Cedar, en empêchant les agents protecteurs naturels de ce bois de s'user. Les avantages protecteurs de tous les revêtements dépendent, bien entendu, d'un entretien adéquat du revêtement. Aucun revêtement ne dure indéfiniment et tous doivent être réappliqués périodiquement. Les intempéries
Bois non traité sous pression
Non-Pressure Treated Wood For most treated wood, preservatives are applied in special facilities using pressure. However, sometimes this isn’t possible, or the need for treated wood was not apparent until after construction or building occupancy. In those cases, preservatives can be applied using methods that do not involve pressure vessels. Some of these treatments can only be done by licensed applicators. When using wood preservatives, as with all pesticides, the label requirements of the Pest Management Regulatory Agency (in Canada) or the EPA (in the USA) must be followed. Five categories of non-pressure treatments Treatment during Engineered Wood Product Manufacture Some engineered wood panel products, such as plywood and laminated veneer lumber (LVL) are able to be treated after manufacture with preservative solutions, whereas thin strand based products (OSB, OSL) and small particulate and fibre-based panels (particleboard, MDF) are not. The preservatives must be added to the wood elements before they are bonded together, either as a spray on, mist or powder. Products such as OSB are manufactured from small, thin strands of wood. Powdered preservatives can be mixed in with the strands and resins during the blending process just prior to mat forming and pressing. Zinc borate is commonly used in this application. By adding preservatives to the manufacturing process it’s possible to obtain uniform treatment throughout the thickness of the product. In North America, plywood is normally protected against decay and termites by pressure treatment processes. However, in other parts of the world insecticides are often formulated with adhesives to protect plywood against termites. Surface pre-treatment This is anticipatory preservative treatment applied by dip, spray or brush application to all of the accessible surfaces of some wood products during the construction process. The intent is to provide a shell of protection to vulnerable wood products, components or systems in their finished form. One example would be spraying house framing with borates for resistance to drywood termites and wood boring beetles in some cases. Such treatments may also be applied to lumber, plywood and OSB to provide additional protection against mould growth. Sub-surface pre-treatment (Depot treatment) This is preservative treatment applied at discrete locations, not to the entire piece, during the manufacturing process or during construction. The intent is to pro-actively provide protection only to the parts of the wood product, component or systems that might be exposed to conditions conducive to decay. One example would be placing borate rods into holes drilled in the exposed ends of glulam beams projecting beyond a roof line. Supplementary treatment This is preservative treatment applied at discrete locations to treated wood in service to compensate for either incomplete initial penetration of the cross section, or depletion of preservative effectiveness over time. The intent is to boost the protection in previously-treated wood, or to address areas exposed by necessary on-site cutting of treated wood products. One example would be the application of a ready-made bandage to utility poles that have suffered depletion of the original preservative loading. Another example is field-cut material for preserved wood foundations. Remedial treatment This is preservative treatment applied to residual sound wood in products, components or systems where decay or insect attack is known to have begun. The intent is to kill existing fungi or insects and/or prevent decay or insects from spreading beyond the existing damage. One example would be roller or spray application of a borate/glycol formulation on sound wood left in place adjacent to decayed framing (which should be cut out and replaced with pressure-treated wood). Formats of non-pressure treatments Non-pressure treatments come in three different forms: solids, liquids/pastes, and fumigants. Unlike pressure-treatment preservatives, which rely on pressure for good penetration, these rely on the mobility of the active ingredients to penetrate deep enough in wood to be effective. The active ingredients can move in the wood via capillarity or can diffuse in water and/or air within the wood. This mobility not only allows the active ingredients to move into the wood but can also allow them to move out under certain conditions. This means the conditions within and around the structure must be understood so the loss of preservative and consequent loss of protection can be minimized. Borates, fluorides and copper compounds are particularly suitable for use as solids, liquids and pastes. Methyl isothiocyanate (and its precursors), methyl bromide, and sulfuryl fluoride are the only widely used fumigant treatments. Methyl bromide was phased out, except for very limited uses, in 2005. Solids The major advantage of solids in these applications is that they maximize the amount of water-soluble material that can be placed into a drilled hole, due to the high percentage of active ingredients contained in commercially-available rods. The major disadvantage is the requirement for sufficient moisture and the time needed for the rod to dissolve. The earliest and best-known solid preservative system is the fused borate rod, originally developed in the 1970s for supplementary and remedial treatment of railroad ties. These have since been used successfully on utility poles, timbers, millwork (window joinery), and a variety of other wood products. A mixture of borates is fused into glass at extremely high temperatures, poured into a mould and allowed to set. Placed into holes in the wood, the borate dissolves in any water contained in the wood and diffuses throughout the moist region. Mass flow of moisture along the grain may speed up distribution of the borate. Secondary biocides such as copper can be added to borate rods to supplement the efficacy of the borates against decay and insects. While all preservatives should be treated with respect, many users feel more comfortable dealing with borate and copper/borate rods because of their low toxicity and low potential for entry into the body. Fluorides are also currently available in a rod form. The rod is produced by compressing sodium fluoride and binders together, or by encapsulation in a water-permeable tubing. Fluorides diffuse more rapidly than borates in water and may also move in the vapour phase as hydrofluoric acid. Zinc borate (ZB) is a powder
Bois traité sous pression
Le bois traité avec des produits de conservation est généralement traité sous pression, c'est-à-dire que les produits chimiques sont introduits sur une courte distance dans le bois à l'aide d'un récipient spécial qui combine la pression et le vide. Bien qu'une pénétration en profondeur soit hautement souhaitable, la nature imperméable des cellules de bois mort rend extrêmement difficile l'obtention de quelque chose de plus qu'une fine couche de bois traité. Les principaux résultats du processus de traitement sous pression sont la quantité de produit de conservation imprégnée dans le bois (appelée rétention) et la profondeur de pénétration. Ces caractéristiques du traitement sont spécifiées dans des normes axées sur les résultats. Une plus grande pénétration du produit de conservation peut être obtenue par incision - un procédé qui consiste à percer de petites fentes dans le bois. Ce procédé est souvent nécessaire pour les matériaux de grande taille ou difficiles à traiter afin de respecter les normes de pénétration basées sur les résultats. Les procédés de traitement sous pression varient en fonction du type de bois traité et du produit de préservation utilisé. En général, le bois est d'abord conditionné pour éliminer l'excès d'eau qu'il contient. Il est ensuite placé dans un récipient sous pression et un vide est fait pour éliminer l'air à l'intérieur des cellules du bois. Ensuite, le conservateur est ajouté et une pression est appliquée pour faire pénétrer le conservateur dans le bois. Enfin, la pression est relâchée et un dernier vide est appliqué pour éliminer et réutiliser l'excès de conservateur. Après le traitement, certains systèmes de conservation, tels que le CCA, nécessitent une étape de fixation supplémentaire afin de s'assurer que le produit de conservation a complètement réagi avec le bois. Des informations sur les différents types de produits de préservation utilisés sont disponibles dans la rubrique Durabilité par traitement.
Sécurité incendie
Le Code national du bâtiment du Canada (CNB) définit la sécurité incendie dans l'objectif OS1 : "l'un des objectifs du présent code est de limiter la probabilité qu'en raison de la conception ou de la construction du bâtiment, une personne se trouvant dans le bâtiment ou à proximité de celui-ci soit exposée à un risque inacceptable de blessure en raison d'un incendie". En termes plus simples, la sécurité incendie est la réduction du risque d'atteinte à la vie humaine résultant d'un incendie dans les bâtiments. Bien que le risque d'être tué ou blessé dans un incendie ne puisse être complètement éliminé, la sécurité incendie dans un bâtiment peut être obtenue grâce à des caractéristiques de conception éprouvées visant à minimiser autant que possible le risque d'atteinte à l'intégrité physique par le feu. Concevoir un bâtiment pour garantir un risque minimal ou pour atteindre un niveau prescrit de sécurité contre l'incendie est plus complexe que la simple prise en compte des matériaux de construction qui seront utilisés dans la construction du bâtiment, puisque tous les matériaux de construction sont affectés par le feu. De nombreux facteurs doivent être pris en compte, notamment l'utilisation du bâtiment, le nombre d'occupants, la facilité avec laquelle ils peuvent sortir du bâtiment en cas d'incendie et la manière dont un incendie peut être circonscrit. Même les matériaux qui ne résistent pas au feu ne garantissent pas la sécurité d'une structure. L'acier, par exemple, perd rapidement sa résistance lorsqu'il est chauffé et sa limite d'élasticité diminue considérablement à mesure qu'il absorbe la chaleur, ce qui met en péril la stabilité de la structure. Un système de plancher à poutrelles en acier formé à froid, non protégé, se rompt en moins de 10 minutes selon les méthodes d'essai d'exposition au feu en laboratoire, alors qu'un système de plancher à poutrelles en bois, non protégé, peut durer jusqu'à 15 minutes. Le béton armé n'est pas non plus à l'abri du feu. Le béton s'effrite sous l'effet de températures élevées, exposant l'armature en acier et affaiblissant les éléments structurels. Par conséquent, il est généralement admis qu'il n'existe pas vraiment de bâtiment à l'épreuve du feu. Le CNB ne réglemente que les éléments qui font partie de la construction du bâtiment. Le contenu d'un bâtiment n'est généralement pas réglementé par le CNB, mais dans certains cas, il est réglementé par le Code national de prévention des incendies du Canada (CNPI). La classification des bâtiments ou parties de bâtiments en fonction de leur utilisation prévue tient compte de la quantité et du type de contenu combustible susceptible d'être présent (charge d'incendie potentielle), du nombre de personnes susceptibles d'être exposées à la menace d'un incendie, de la superficie du bâtiment et de sa hauteur. Cette classification est le point de départ pour déterminer quelles exigences de sécurité incendie s'appliquent à un bâtiment particulier. La classification de l'occupation d'un bâtiment au sein du CNB dicte : le type de construction du bâtiment ; le niveau de protection contre l'incendie ; et le degré de protection structurelle contre la propagation du feu entre les parties d'un bâtiment qui sont utilisées à des fins différentes. Les incendies peuvent survenir dans n'importe quel type de structure. La gravité d'un incendie dépend toutefois de la capacité d'une construction à : confiner le feu ; limiter les effets d'un incendie sur la structure porteuse ; et contrôler la propagation de la fumée et des gaz. À des degrés divers, tout type de construction peut être conçu comme un système (combinaison d'ensembles de construction) pour limiter les effets du feu. Cela permet aux occupants de disposer de suffisamment de temps pour évacuer le bâtiment et aux pompiers de s'acquitter de leurs tâches en toute sécurité. La sécurité des occupants dépend également d'autres paramètres tels que la détection, les voies d'évacuation et l'utilisation de systèmes d'extinction automatique d'incendie tels que les sprinklers. Ces concepts constituent la base des exigences du CNB. Pour de plus amples informations, veuillez consulter les ressources suivantes : Wood Design Manual (Conseil canadien du bois) Fire Safety Design in Buildings (Conseil canadien du bois) Code national du bâtiment du Canada Code national de prévention des incendies du Canada CSA O86, Engineering design in wood Fitzgerald, Robert W., Fundamentals of Fire Safe Building Design, Fire Protection Handbook, National Fire Protection Association, Quincy, MA, 1997. Watts, J.M. (Jr) ; Systems Approach to Fire-Safe Building Design, Fire Protection Handbook, National Fire Protection Association, Quincy, MA, 2008. Rowe, W.D. ; Assessing the Risk of Fire Systemically ASTM STP 762, Fire Risk Assessment, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 1982.
Propagation de la flamme
Flame spread is primarily a surface burning characteristic of materials, and a flame-spread rating is a way to compare how rapid flame spreads on the surface of one material compared to another. Flame-spread rating requirements are applied in the National Building Code of Canada (NBC) primarily to regulate interior finishes. Any material that forms part of the building interior and is directly exposed is considered to be an interior finish. This includes interior claddings, flooring, carpeting, doors, trim, windows, and lighting elements. If no cladding is installed on the interior side of an exterior wall of a building, then the interior surfaces of the wall assembly are considered to be the interior finish, for example, unfinished post and beam construction. Similarly, if no ceiling is installed beneath a floor or roof assembly, the unfinished exposed deck and structural members are considered to be the interior ceiling finish. The standard test method that the NBC references for the determination of flame spread ratings is CAN/ULC-S102, published by ULC Standards. Appendix D-3 of the NBC, Division B, provides information related to generic flame-spread ratings and smoke developed classifications of a variety of building materials. Information is only provided for generic materials for which extensive fire test data is available (refer to Table 1 below). For instance, lumber, regardless of species, and Douglas fir, poplar, and spruce plywood, of a thickness not less than those listed, are assigned a flame-spread rating of 150. In general, for wood products up to 25 mm (1 in) thick, the flame-spread rating decreases with increasing thickness. Values given in the Appendix D of the NBC are conservative because they are intended to cover a wide range of materials. Specific species and thicknesses may have values much lower than those listed in Appendix D. Specific ratings by wood species are given in Surface Flammability and Flame-spread Ratings fact-sheet, below. Information on proprietary and fire-retardant materials is available from third-party certification and listing organizations or from manufacturers. The values listed in Surface Flammability and Flame-spread Ratings fact-sheet apply to finished lumber; however, there has been no significant difference in flame-spread rating noted in rough sawn lumber of the same species. The American Wood Council has additional information in their Design for Code Acceptance publication, DCA 1 Flame Spread Performance of Wood Products for the U.S. Normally, the surface finish and the material to which it is applied both contribute to the overall flame-spread performance. Most surface coatings such as paint and wallpaper are usually less than 1 mm thick and will not contribute significantly to the overall rating. This is why the NBC assigns the same flame-spread and smoke developed rating to common materials such as plywood, lumber and gypsum wallboard whether they are unfinished or covered with paint, varnish or cellulosic wallpaper. There are also special fire-retardant paints and coatings that can substantially reduce the flame-spread rating of an interior surface. These coatings are particularly useful when rehabilitating an older building to reduce the flame-spread rating of finish materials to acceptable levels, especially for those areas requiring a flame-spread rating no greater than 25. In general, the NBC sets the maximum flame-spread rating for interior wall and ceiling finishes at 150, which can be met by most wood products. For example, 6 mm (1/4 in) Douglas Fir plywood may be unfinished, painted, varnished or covered with conventional cellulosic wallpaper. This has been found to be acceptable on the basis of actual fire experience. This means that in all areas where a flame-spread rating of 150 is permitted, the majority of wood products may be used as interior finishes without special requirements for fire-retardant treatments or coatings. In a room fire, the flooring is usually the last item to be ignited, since the coolest layer of air is near the floor. For this reason, the NBCC, like most other codes, does not regulate the flame-spread rating of flooring, with the exception of certain essential areas in high buildings: exits; corridors not within suites; elevator cars; and, service spaces. Traditional flooring materials such as hardwood flooring and carpets can be used almost everywhere in buildings of any type of construction. For further information, refer to the following resources: Wood Design Manual (Canadian Wood Council) Fire Safety Design in Buildings (Canadian Wood Council) National Building Code of Canada National Fire Code of Canada CSA O86, Engineering design in wood CAN/ULC-S102 Standard Method of Test for Surface Burning Characteristics of Building Materials and Assemblies American Wood Council Table 1 : Assigned flame-spread ratings and smoke developed classifications Surface Flammability and Flame-spread Ratings
Article sur la lutte contre l'incendie au Canada - Timber Tower
Article de Len Garis et Karin Mark.
Lorsque Ray Bryant, chef adjoint des pompiers, a entendu parler de la construction du plus haut bâtiment en bois du monde à Vancouver, sa réaction était prévisible. "J'ai pensé que c'était une idée folle", a déclaré Bryant. Mais lorsqu'il a appris que la résidence étudiante de l'université de Colombie-Britannique était construite dans le style d'un compartiment, il a changé d'avis. "Je n'arrivais pas à croire à quel point c'était sûr", a-t-il déclaré. Lire l'article.
