Une leçon de matériaux d'encadrement modernes

Les nouvelles technologies et techniques permettent des plafonds plus hauts, des espaces ouverts plus grands et même des pièces en porte-à-faux

Photo de Russell Kaye

Dans les années 1950, les toits papillons et les revêtements verticaux constituaient une déclaration remarquable sur la maison du futur. Mais alors même que le mouvement moderniste changeait radicalement l'apparence extérieure des maisons, bon nombre d'entre elles étaient encore encadrées de manière conventionnelle, avec du bois de sciage à l'ancienne. C'était comme ça avec la maison de projet TOH TV Cambridge de cette saison.

Aujourd'hui, même dans les maisons d'apparence traditionnelle, le «futuriste» est souvent le cadre même. Et il y a un nouveau langage qui va avec. En plus de comprendre les véritables dimensions du bois dimensionnel - qu'un 2x4 équivaut en réalité à environ 1 1/2 sur 3 1/2 -, les menuisiers doivent désormais connaître une foule d'abréviations: LVL, OSB, I-solive. Ils doivent également en savoir plus sur la charge et la force, car le bois d'ingénierie robuste et efficace remplace l'acier moulu. Il y a ensuite les innombrables attaches et supports métalliques - plus de 1 700 cintres à eux seuls - qu'ils rencontreront. Une maison n'est plus seulement du bois et des clous.

Tom Silva et son équipe, l’entrepreneur général de TOH, vous donnent une bonne idée de ce que certains de ces nouveaux matériaux peuvent faire: autoriser des plafonds plus hauts, des espaces plus grands et même des pièces en porte-à-faux. Et si ce squelette de poteaux et de poutres sera bientôt caché à l'intérieur de nouveaux murs et sols, il est clair pour le moment que la beauté de cette maison est plus que profonde.

Bois de construction dimensionnel:
Ce qui donne à votre maison sa forme de base

Les progrès de la technologie de la construction n'ont pas éliminé le besoin de bons vieux bois sciés - 2x4, 2x6, lattage, etc. C'est toujours le matériau dominant dans le squelette d'une maison. Le bois dimensionnel (par opposition au bois fabriqué à partir de fibres ou de placages) a une bonne résistance à la compression - il résiste bien à la force de pression lorsqu'il est vertical - ce qui en fait d'excellents crampons. Mais il s’agit du matériau d’ossature le moins coûteux, il est donc également utilisé pour les parties horizontales d’un cadre de mur, telles que les semelles en bas, les plaques supérieures et le blocage entre les montants. Les murs intérieurs sont principalement constitués de 2x4, suffisamment profonds pour accueillir la plomberie et le câblage entre les montants, tandis que les 2x6 permettent d'obtenir de meilleurs murs extérieurs car ils laissent plus d'espace pour l'isolation.

La plupart des bois dimensionnels sont fabriqués à partir de résineux comme l’épinette, le sapin et le pin, puis séchés au four pour assurer leur stabilité. Il existe des versions plus robustes, telles que le sapin à grain droit. Lorsqu'il est combiné avec des attaches métalliques, il peut être tourné à plat, avec sa large face parallèle au mur, partout où l'espace disponible pour un poteau est limité. Tom utilisait le sapin de cette manière pour encadrer une cavité pour une porte escamotable. "Cela coûte deux fois plus cher, mais cela ne se pliera jamais", dit-il. "C'est important, car avec le temps, si les montants sont courbés, la porte grattera."

Photo de Russell Kaye

Une cloison 2x4 est l'endroit idéal pour faire fonctionner des systèmes tels que les tuyaux de plomberie et les câbles électriques.

Bois d'ingénierie: faisceaux puissants qui permettent des espaces ouverts sans poteaux

Le bois d'ingénierie est fabriqué à partir de placages et de particules de bois, de colles et de résines afin de créer de gros éléments structurels qui n'échouent pratiquement jamais s'ils sont utilisés correctement. Fabriqués dans un environnement contrôlé, les facteurs de charge de ces matériaux sont calculés avec précision pour chaque taille. Le bois d'ingénierie sauve également des arbres en utilisant davantage d'arbres entiers, généralement 30% de plus que le bois scié, de sorte qu'il faut en couper moins.

Les deux produits de bois d'ingénierie les plus couramment utilisés dans les charpentes modernes sont les poutres en LVL et les solives en I. Le bois de placage stratifié (LVL) est exactement ce que cela ressemble: placages de bois (généralement peuplier, pin ou sapin) laminés ensemble sous l'effet de la chaleur et de la pression avec une résine résistant à l'humidité.

Parce que les grains vont tous dans le même sens, les LVL sont extrêmement rigides et stables. Ils viennent dans des épaisseurs allant jusqu'à 3 1/2 pouces, des profondeurs allant de 3 1/2 à 24 pouces et des longueurs allant jusqu'à 60 pieds.

En raison de leur résistance à la traction - ils peuvent donc supporter beaucoup de poids sur toute leur longueur sans s'affaisser - les LVL constituent de bons en-têtes de porte et de fenêtre, des limons d'escalier, des poutres faîtières, des supports de toit en porte-à-faux et d'autres poutres de support. Et comme ils ont la capacité de couvrir de longs espaces ouverts, les LVL peuvent éliminer le besoin de poteaux dans les sous-sols et les garages.

Les solives en I sont des poutres artificielles fabriquées en forme de I. Ils sont constitués d'une bande verticale de panneaux de copeaux orientés denses (OSB) au milieu, avec un rebord horizontal de bois dimensionnel ou LVL au-dessus et au-dessous. Ils sont utilisés pour les solives et les chevrons, car ils sont plus légers que le bois scié et peuvent parcourir de plus grandes distances. Et contrairement au bois d'oeuvre, ils peuvent percer de gros trous pour la plomberie et les conduits sans compromettre la résistance. Tous ces facteurs s'ajoutent aux plafonds les plus hauts, car une solive en I plus petite supportera la charge d'une charpente plus profonde en bois dimensionnel, et les systèmes n'auront pas besoin de fonctionner sous les plafonds dans des canaux ou soffites supplémentaires.

Les rebords des solives en I sont également larges - jusqu'à 3 1/2 pouces - offrant plus d'espace pour coller et clouer le sous-plancher. "Chaque fois que vous obtiendrez plus de surface de fixation, votre sol deviendra plus solide", explique Tom, qui veille à utiliser des solives en I rigides sous des sols recouverts de matériaux de finition rigides tels que les carreaux ou la pierre.

L'avantage du bois d'ingénierie est sa stabilité et sa force. Mais Mike O'Day, responsable du bois d'ingénierie pour Georgia-Pacific, l'un des plus grands fabricants de produits de construction, indique qu'il est impossible de généraliser sur la résistance du bois d'ingénierie par rapport au bois dimensionnel, en partie à cause de la qualité très variée de ce dernier. . "Le véritable avantage, " dit O'Day, "n'est pas tant que le bois d'ingénierie est plus solide, bien qu'il le soit souvent, mais qu'il est plus cohérent et prévisible." Il est à noter que le bois d'ingénierie est généralement plus coûteux que le bois dimensionnel. Et il y a eu des préoccupations environnementales concernant les liants phénol-formaldéhyde utilisés dans la plupart des produits en bois reconstitué, qui peuvent dégager des gaz. Bien que ces pièces soient généralement encapsulées derrière des panneaux muraux, les fabricants ont commencé à utiliser un liant plus écologique, sans formaldéhyde, appelé PMDI, dans quelques produits.

Photo de Russell Kaye

Les solives en I modernes remplacent les 2x10 traditionnels. Les trous faits à travers eux n'affecteraient pas leur force. Mais pour plus de commodité, Tom met en place une sangle 1x pour tenir les fils.

Produits en feuilles: La peau qui serre un cadre et le maintient stable

Alors que le bois dimensionnel supporte la pression descendante et que le bois d'ingénierie contrevient aux forces de poussée / traction, les feuilles de contreplaqué ou de panneaux de particules orientées (OSB) combattent les mouvements latéraux en enjambant et en connectant les éléments de charpente.

Les OSB moins chers sont des copeaux de bois collés avec des résines. Le contreplaqué est constitué de fines feuilles de placage ou de "couches" collées en couches (généralement cinq), les grains étant perpendiculaires les uns aux autres. Cela maximise la résistance et minimise le rétrécissement et le gonflement, et rend le contreplaqué le plus résistant des deux. Mais les deux sont utilisés pour le revêtement extérieur, les sous-planchers et parfois même les panneaux muraux intérieurs.

Tom utilise des revêtements de contreplaqué - minimum 5/8 pouces et plus souvent 3/4 pouce - sur les maisons sur lesquelles il travaille. Pour plus de résistance, il colle les feuilles de coin et le revêtement de toit, ainsi que toutes les feuilles de plancher (il peut utiliser des panneaux OSB ici), qui sont à rainure et languette pour une résistance accrue. "Je suis très attentif aux mouvements latéraux", dit-il. "Par une journée venteuse, je ne veux pas qu'une maison craque une seule fois."

Photo de Russell Kaye

Un LVL imposant de 20 pieds de long et de 1 3/4 sur 16 pouces permet à une pièce de la maison du projet de Cambridge de se mettre en porte-à-faux sur une distance de 6 pieds au-dessus de la cour latérale sans aucun support.

Barres et connecteurs en acier: un métal qui ajoute de la force sans encombrement

L'acier peut sembler improbable dans les charpentes résidentielles, mais il est de plus en plus utilisé pour ajouter de la résistance là où le bois rencontre le bois, en particulier lorsque le travail nécessite un soutien important dans un espace restreint.

L’acier a une résistance à la traction, ce qui en fait un excellent matériau pour les solives ou les poutres de support lorsqu’il est associé à du bois de construction en «flitch». Une simple plaque d'acier d'un demi-pouce d'épaisseur, boulonnée entre deux planches de bois, peut supporter des charges beaucoup plus lourdes que le bois seul, ce qui permet de réduire la taille de la poutre. "Parfois, chaque pouce compte", explique Tom, qui peut utiliser une poutre à piquer pour obtenir plus de hauteur sous plafond dans un espace bas. L'acier sert également à fabriquer des poteaux de soutien et des poutres en forme de I (poutres en I).

À une plus petite échelle, les attaches en acier (suspensions de solives, attaches de chevrons et connecteurs plats) créent des joints solides et résistants entre deux éléments d'encadrement. En fait, de nombreux codes locaux obligent maintenant à utiliser des traverses de niveau ouragan pour assurer la sécurité contre les vents violents ou les tremblements de terre. Mais même en dehors des zones menacées par de telles catastrophes, les liens de haute technologie, associés aux meilleurs matériaux d'encadrement pour toutes les applications, forment une maison solide, conçue pour durer des générations.

Où le trouver

Architecte:
Will Ruhl, AIA
Boston, MA
617-268-5479
ruhlwalker.com

Bois d'ingénierie:
Georgia-Pacific Corp.
Atlanta, GA
800-2884-5347
gp.com

Connecteurs métalliques:
Cravate forte de Simpson
Simpson Manufacturing
Dublin, CA
800-999-5099