Houtstructurele Panelen: Definitie, Typen en Toepassingen

• Houtstructurele panelen, ook wel ingenieurshoutpanelen genoemd, worden wijd gebruikt in huizen en kantoren vandaag de dag, omdat ze een modernistische uitstraling geven aan de ruimte. Ingenieurshout verwijst naar een verscheidenheid aan afgeleide houtproducten die gecreëerd worden door houtvezels, furnieren of platen met lijmen of andere fixatietechnieken te binden om composietmateriaal te creëren. In dit artikel worden de volgende vragen over houtstructurele panelen besproken:
  Wat is houtstructurele panelen?
• Wat zijn de toepassingen van houtstructurele panelen?
• Wat zijn de eigenschappen van ingenieurshout?
• Wat zijn de typen houtstructurele panelen?
• Wat zijn de voordelen en beperkingen van ingenieurshout?

Nu, laten we beginnen!

Wat is houtstructurele panelen?

Ingenieurshout, ook wel bekend als massahout, composiethout, kunstmatig hout, of geproduceerd plaat, verwijst naar een verscheidenheid aan houtafgeleide producten die gecreëerd worden door houtvezels, furnieren of platen samen te binden met lijmen of andere fixatie middelen om composietmateriaal te creëren.

Een houtstructureel paneel wordt beschreven als "een paneel geproduceerd uit furnieren; of houtstrengen of wafels; gebonden met waterbestendige synthetische harsen of andere acceptabele bindingstechnieken" in de 2018 International Residential Code (IRC), uitgegeven door de International Code Council (ICC). Multiplex, georiënteerde veselplaat (OSB), en composietpanelen zijn enkele typen houtstructurele panelen.

De panelen kunnen elke dikte tussen een paar millimeter en 16 inch (410 mm) of meer hebben wanneer gemaakt van gekruist-gelamineerd hout (CLT), en hun maten kunnen variëren van een paar inch tot 64 bij 8 voet (19,5 bij 2,4 m) of meer. Om uniformiteit en voorspelbaarheid in hun structurele prestaties te garanderen, worden deze producten ontworpen aan exacte ontwerpeisen, getest om te voldoen aan nationale of internationale standaarden, en vervolgens geproduceerd.

Wat zijn de toepassingen van houtstructurele panelen?

Typisch worden dezelfde hardhouten en zacht-houten die gebruikt worden om hout te produceren, ingezet om ingenieurshoutproducten te creëren. Ingenieurshout gemaakt van houtvezels of deeltjes kan gemaakt worden uit zaagmeelresten en ander houtafval, maar furnieren zoals multiplex, medium-dichtte vezelplaat (MDF) en deeltjesplaat worden typisch van complete stammen gemaakt. Georiënteerde veselplaat (OSB), een ingenieurshoutproduct, is er eentje die bomen uit de populierenfamilie gebruikt, een veelvoorkomende maar niet-structurele soort.

Houtstructurele panelen worden in veel verschillende toepassingen gebruikt, inclusief industriële goederen, commerciële gebouwen en huisbouw. In veel bouwprojecten kunnen de producten gebruikt worden in plaats van staal voor balken en liggers. Een klasse bouwmaterialen die betonconstructies kunnen vervangen, worden aangeduid als massahout. In de komende decennia kan wijdverspreide adoptie van massahout en vervanging van staal en beton in nieuwe middenhoogbouwprojecten helpen bij het verminderen van klimaatverandering.

De volgende zijn de toepassingen van structurele panelen in de bouw:

• Vloeren
• Wanden
• Daken

Vloeren

Het meest typische houtstructurele paneel dat als onderverdieping en onderlaag in gewone vloertoepassingen wordt gebruikt, is 23/32-inch dik, geïnstalleerd op 24 inch op centrum (Figuren 10a en 10b). Deze panelen bieden een stevig, stijf en solid oppervlak waarop diverse typen afwerkingsvloeren (zoals tapijt en onderleg) direct geplaatst kunnen worden, met ondersteuning op 24 inch op centrum of minder. Veel toepassingen maken ook gebruik van een tweelaags vloersysteem, wat bestaat uit een onderlaag en een structurele onderverdiepingslaag.

Wanden

Houtstructurele panelen voorkomen wankelen langs de wanden (veroorzaakt door aardbevingen en wind) en houden de wanden rechtop (Figuren 11 en 12). In andere gevallen wordt het houtstructurele paneel verbracingssysteem vervangen door wandbekleding van karton, schuimkunststof of andere materialen.

Daken

Onder diverse waterdichte systemen worden houtstructurele panelen vaak gebruikt als dakbekleding op hellende en platte daken. Ze dragen het gewicht van mensen, mechanische apparatuur en zwaartekrachtsbelasting van sneeuw, regen en afgewerkte daken, terwijl ze gebouwen ook beschermen tegen laterale spanningen veroorzaakt door sterke winden of aardbevingen. 7/16" en 15/32" zijn de meest populaire paneldiktes gebruikt in daken. Dakstelen typisch 24" op centrum gespaced ondersteunen ze. Bouwstandaarden staan vaak houtstructurele panelen toe van 3/8" dik in daken met ondersteuning tot 24" oc in gebieden met weinig tot geen sneeuwbelasting.

Wat zijn de eigenschappen van ingenieurshout?

Er zijn talrijke manieren om hout te gebruiken om aan de fysieke eisen in de industrie te voldoen, maar de meeste van deze methoden werken op een macro schaal en veranderen niet de microstructuur of materiaaleigenschappen. Om tegelijkertijd hoge mechanische sterkte en acceptabele vormbaarheid te bereiken, treedt falen op. Er zijn methoden om hout te creëren dat zowel hoog mechanisch duurzaam als vormbaar is.

Natuurlijk hout wordt gedeeltelijk ontliginifieerd en verzacht in het proces, en daarna worden de vezels en vaten door drogen gekrumpt. Uiteindelijk wordt het materiaal "geschokt" met water om de vaten selectief te openen. Waterschok creëert gekreukelde vezelcelwanden en gedeeltelijk open capillairen. Vanwege de microstructuur kan hout buigen en vormgeven. Door gebruik te maken van scanning elektronenmicroscopie (SEM), is het mogelijk te zien dat de vezels van het vormbare hout dicht bij elkaar gepakt zijn en dat sommige vaten gedeeltelijk geopend zijn als resultaat van het waterschokproces.

De mechanische eigenschappen van ingenieurspanelen of hout omvatten buigtest, trekksterkte en druksterkte.

Wat zijn de typen houtstructurele panelen?

De volgende zijn de veelvoorkomende typen houtstructurele panelen:

• Multiplex
• Gedensifieerd hout
• Vezelplaat (Fibreboard)
• Deeltjesplaat (Particle board)
• Georiënteerde veselplaat (Oriented strand board)
• Gelamineerd hout (Laminated timber)
• Gelamineerd furnier (Laminated veneer)
• Gekruist gelamineerd hout (Cross laminated timber)

Multiplex

Het eerste ingenieurshoutproduct wordt soms aangeduid als multiplex, een structureel houtpaneel. Bladen van gekruist-gelamineerd furnier worden gebruikt om multiplex te creëren, wat vervolgens verbonden wordt met sterke, vochtbestendige lijmen met behulp van warmte en druk. Paneelsterkte en stijfheid in beide richtingen worden verhoogd door "kruisoriëntatie", of het afwisselen van de graanoriëntatie van de furnieren van laag tot laag. Georiënteerde veselplaten en structurele composietpanelen zijn voorbeelden van verdere structurele houtpanelen.

Gedensifieerd hout (Densified wood)

Houtvezels worden mechanisch gecomprimeerd in een warme pers om de dichtheid met een factor drie te verhogen, wat gedensifieerd hout creëert. Er wordt verwacht dat deze toename in dichtheid evenredig de sterkte en stijfheid van het hout zal verbeteren. Vroeg onderzoek ondersteunde deze bevindingen, wat een drievoudige toename in mechanische sterkte omvatte.

Vezelplaat (Fibreboard)

Om medium-dichtte vezelplaat en hoge-dichtte vezelplaat (hardbord) te creëren, wordt rest hardhout of zacht-hout omgezet in houtvezels, die vervolgens gemengd worden met was en een harsbinder voordat ze onder hoge hitte en druk in panelen worden gevormd.

Deeltjesplaat (Particle board)

Houtsnippers, schavingen van zaagmolens, of zelfs zaagsel, samen met een synthetische hars of andere geschikte binder, worden geperst en geëxtrudeerd om deeltjesplaat te creëren. Vergelijkbare materialen worden in georiënteerde veselplaat gebruikt, soms aangeduid als vlokkenplaat, wafelplaat of spanplaat, maar het gebruikt gemachineerde houtvlokken voor grotere sterkte. Als economie belangrijker is dan sterkte en uiterlijk, wordt deeltjesplaat vervangen voor standaard hout en multiplex, omdat het goedkoper, dichter en uniformer is. Deeltjesplaat heeft een significant nadeel: het is tamelijk gevoelig voor vochtgerelateerde uitbuiking en verkleuring, vooral als het niet geschilderd of anders geseald is.

Georiënteerde veselplaat (Oriented strand board)

Een houtstructureel paneel bekend als Georiënteerde Veselplaat (OSB) wordt gemaakt van rechthoekige houtstrengen die longitudinale georiënteerd, gelaagd, in matten gelegd, en samengevoegd met vochtbestendige, warmte-gecureerde lijmen. Om het paneel sterkte en stijfheid te geven, kunnen de individuele lagen gekruist georiënteerd worden. Echter, de meerderheid van OSB panelen wordt sterker in één richting geleverd. Normaal is de sterkste richting van het bord uitgelijnd met de houtstrengen in de uiterste laag aan beide zijden. De sterkste richting van het bord wordt vaak aangeduid door pijlen op het product (de hoogte, of langste dimensie, in de meeste gevallen). OSB is een massief paneelproduct van consistente kwaliteit dat in enorme, continue matten geproduceerd wordt zonder overlappingen, gaten of holten.

Gelamineerd hout (Laminated timber)

Gelamineerd hout (glulam) is een structureel materiaal dat kan worden gebruikt als horizontale of verticale balken of kolommen. Het bestaat uit talloze lagen van dimensionaal hout die samen gelijmd zijn met vochtbestendige lijmen. Daarnaast kan glulam in gebogen vormen gemaakt worden, wat een wijd bereik aan ontwerpvrijheid biedt.

Gelamineerd furnier (Laminated veneer)

Dunne houtfurnieren worden samen gelijmd in een grote billet om gelamineerd furnierhout (LVL) te creëren. Elk furnier in de LVL billet heeft een graan die parallel loopt aan de lange richting. Het resultaat biedt een breder bereik in productbreedte, diepte en lengte dan standaard hout vanwege verbeterde mechanische eigenschappen en dimensionale stabiliteit. In dezelfde structurele toepassingen als traditionaal gezaagd hout en balken, zoals sparren, lintels, balken, liggers, rimpalen, staven en kolommen, is LVL een lid van de structurele composiet hout (SCL) familie van ingenieurshoutproducten.

Gekruist gelamineerd hout (Cross laminated timber)

Een meervoudig gelaagd paneel samengesteld uit hout genaamd gekruist gelamineerd hout (CLT) is aanpasbaar en duurzaam. Voor grotere stijfheid en sterkte, worden planken kruisgewijs ten opzichte van elkaar gerangschikt. Lange spanten en alle constructies, zoals vloeren, wanden of daken, kunnen met CLT gebouwd worden. Omdat de panelen off-site geproduceerd en afgewerkt worden en klaar geleverd worden om te passen en samen te schroeven als een platpak assemblage project, heeft CLT het voordeel van snellere bouwtijdlijnen.

Geïsoleerde Structurele Panelen (Structural Insulated Panels)

Structurele geïsoleerde panelen (SIPs) zijn composieten van geëxpandeerd polystyreen (EPS) schuimmateriaal geplaatst tussen structurele panelen van hout. SIPs worden gebruikt om daken, wanden en vloeren te construeren. SIPs worden gebruikt vanwege hun energie-efficiëntie. Typisch wordt EPS bedekt met 7/16" OSB-huiden. De EPS in SIPs kan zo dik als een voet zijn, wat ze perfect maakt voor koude gebieden. De elektrische en sanitair kanalen zijn al aanwezig, alle openingen en vormen zijn precut, en SIPs worden in een fabriek geproduceerd. Het gebouw kan in twee of drie dagen gesloten worden zodra de funderingen gelegd zijn. Daarna, precies als bij een in het veld gebouwd gebouw, wordt gipswandplaat aangebracht aan de binnenkant van de SIPs.

Wat zijn de voordelen en beperkingen van ingenieurshout?

De volgende zijn de voor- en nadelen van houtstructurele panelen of ingenieurspanelen in hun diverse toepassingen:

Voordelen:

• Ingenieurshout kan geproduceerd worden om te voldoen aan de prestatie-eisen van specifieke toepassing, omdat het kunstmatig is. Bronboom eisen worden niet bepaald door vereiste vormen en afmetingen (lengte of breedte van de boom).
• Omdat ze flexibel zijn en in een wijd bereik aan diktes, breedtes, graden en blootstellingsduurzaamheidsklassificaties komen, zijn houtstructurele panelen perfect voor gebruik in een wijd bereik aan bouw-, industriële en huishoudelijke projecten.
• Ingenieurshoutproducten worden gecreëerd op een manier die de natuurlijke sterkte en stijfheid van hout maximaliseert. Sommige van de producten hebben meer structurele sterkte dan normale houtbouwmaterialen en zijn zeer stabiel.
• Gelamineerd hout (glulam) is stijver en sterker dan vergelijkbare dimensionaal hout, en krachtiger dan staal per pond.
• Meer ontwerpopties zonder structurele eisen te verliezen worden geboden door sommige ingenieurshoutproducten.
• Ingenieurshoutpanelen zijn eenvoudig te hanteren met gangbare gereedschappen en basiskennis. Ze kunnen verbonden, gefreest, gesneden, geboord, gelijmd en bevestigd. Zonder verlies van sterkte kan multiplex gebogen worden om gebogen oppervlakken te maken. Groot formaat paneel versnelt de bouw door de hoeveelheid hantering en installatie per stuk te minimaliseren.
• Houtstructurele panelen gebruiken hout effectiever. Ze kunnen geproduceerd worden uit zelden gebruikte soorten, foutieve hout, of kleine stukken hout.
• De flexibiliteit van houten dakstelen met grote spanten en sterke sterkte-gewichtsverhoudingen stelt hen in staat om in een verscheidenheid aan dak- en vloertoepassingen gebruikt te worden.
• Ingenieurshout wordt gezegd structurele voordelen te hebben voor de bouw van huizen.
• Het gebruik van ingenieurshout, dat gemaakt kan worden van relatief kleine bomen, wordt aanbevolen door voorstanders van duurzaam ontwerp in tegenstelling tot massieve stukken massief dimensionaal hout, wat het kappen van een grote boom vereist.

Nadelen:

• Vergeleken met massief hout, kosten ze meer primaire energie om te produceren.
• Sommige objecten lijmen kunnen giftig zijn. De vrijgave van formaldehyde uit diverse harsen in het afgewerkte product, wat vaak voorkomt met ureum-formaldehyde gebonden producten, is een zorg.
• Sommige producten kunnen werknemers blootstellen aan schadelijke chemicaliën wanneer ze gesneden of op diverse manieren behandeld worden.
• Vergeleken met equivalente massieve houten, kunnen sommige ingenieurshoutproducten, zoals die bedoeld voor binnengebruik, zwakker en gevoeliger voor vochtgeïnduceerde vervorming zijn. Vanwege hun neiging water te absorberen, zijn de meeste deeltjes- en vezelgebaseerde borden ongeschikt voor buitengebruik.

Conclusie

Bekleding van houtstructurele panelen behoudt de structurele zwaarte van het huis en stelt muren in staat om geïsoleerd te worden tot hogere R-waarden, wat hoge-sterkte wandsystemen creëert die betaalbaar en handig zijn voor aannemers. Dit was alles voor dit artikel waar de volgende vragen over houtstructurele panelen besproken zijn.

• Wat is houtstructurele panelen?
• Wat zijn de toepassingen van houtstructurele panelen?
• Wat zijn de eigenschappen van ingenieurshout?
• Wat zijn de typen houtstructurele panelen?
• Wat zijn de voordelen en beperkingen van ingenieurshout?

Ik hoop dat u veel heeft geleerd uit de lezing; deel het gerust met anderen. Bedankt voor het lezen, tot de volgende keer!