Comment réduire la transmission du son aérien par - CNRC-NRC

S o l u t i o n
c o n s t r u c t i v e
n o
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Comment réduire la
transmission du son aérien
par les planchers
par A.C.C. Warnock
Cet article indique les meilleurs moyens à prendre pour réduire la transmission
du son aérien par les planchers, dans les habitations collectives. Portant surtout
sur les planchers à solives ou poutrelles, l’information est issue principalement
d’un projet de recherche financé par le secteur privé et réalisé par l’Institut de
recherche en construction (IRC) du CNRC1,2.
Le numéro 20 de Solutions constructives
présentait les grandes conclusions d’une vaste
étude sur la résistance au feu des planchers.
On s’est aussi penché sur la performance
acoustique de ces mêmes planchers, car une
bonne résistance au feu peut parfois être
obtenue aux dépens de l’isolement phonique.
Le projet de recherche portait principalement sur les planchers à solives ou poutrelles,
mais quelques dalles de béton ont été
soumises à des essais. L’équipe de l’IRC a
étudié la transmission du son aérien et des
bruits de chocs, mais nous ne traiterons ici
que du premier aspect.
Tableau 1. Variables de recherche
Variables ayant
trait au plancher
Type de solive
ou poutrelle
Hauteur des solives
Espacement
des solives
Épaisseur de
l’isolant phonique
Espacement des
profilés métalliques
souples
Supports de
revêtement de sol
Chapes
Plaques de plâtre
Pose des plaques
de plâtre
Les recherches accomplies ont montré que,
comme dans le cas des cloisons à poteaux, la
meilleure façon d’accroître l’isolement acoustique des planchers à solives ou poutrelles est
de doter la sous-face en plaques de plâtre de
supports indépendants des solives ou poutrelles,
ou bien de supports élastiques. Si les plaques
de plâtre ne sont pas supportées ainsi, l’isolant
acoustique qui occupe les espaces entre solives
ou poutrelles est inefficace. En pratique, on
utilise rarement, en Amérique du Nord, des
supports indépendants (des solives ou poutrelles
additionnelles), la manière la plus courante de
doter la sous-face en plaques de plâtre de supports souples consistant à employer
des profilés métalliques de calibre 25.
Caractéristiques
solives en bois massif, en I ou à treillis, poutrelles
de 200 à 610 mm
de 305 à 610 mm; on a testé des solives en I et des fermes
ayant différentes largeurs de semelle.
de 60 mm, dans le cas de la fibre de cellulose pulvérisée, à
450 mm dans celui des matelas en fibre de verre ou de roche
203, 305, 406 et 610 mm
On a ajouté des profilés, dans certains cas, pour supporter
les bords non biseautés des plaques de plâtre.
une ou deux épaisseurs de panneaux à copeaux orientés
(OSB) ou de contreplaqué
Dans quelques cas, on a recouvert le plancher d’une chape
de béton ou de béton au plâtre.
principalement un type classé au feu en 12,7 et 15,9 mm
d’épaisseur. Un type léger non classé au feu a été utilisé
pour certains planchers.
directement sur les solives ou poutrelles, sur des fourrures,
mais surtout sur des profilés métalliques souples
Atténuation du son dans
les planchers à solives ou
poutrelles
Les variables examinées étaient les
suivantes : type, hauteur et espacement des solives ou poutrelles, type et
épaisseur de l’isolant acoustique, type
et disposition des fourrures utilisées
pour supporter les plaques de plâtre,
type et épaisseur du support de revêtement de sol, et type et épaisseur des
plaques de plâtre (voir tableau 1).
Facteurs influant sur l’ITS des
planchers à solives ou poutrelles
sans profilés métalliques souples
Dans les planchers non dotés de
profilés métalliques souples, c’est
surtout par les solives ou poutrelles
que l’énergie acoustique se transmet
d’une face à l’autre. C’est pourquoi la
75
Support de revêtement de sol
Solive ou poutrelle
60
pose d’isolant phonique dans la lame d’air n’a
guère d’effet sur l’isolement acoustique.
Le tableau 2 indique l’ITS de planchers dont
la sous-face en plaques de plâtre est fixée
directement sur les solives. Dans ce cas, l’indice
est nettement moins élevé qu’en présence de
fourrures en bois ou de profilés métalliques en
U de calibre 25 et de 22 mm de hauteur. Les
fourrures assurent une amélioration par rapport
aux plaques de plâtre posées directement, mais
elles sont trop rigides et pas aussi efficaces que
les profilés métalliques souples, dont l’aile supportant la plaque de plâtre peut fléchir.
En recouvrant le plancher d’une chape de
béton de 35 mm, on atténue le son grâce à l’augmentation du poids, mais aucun des planchers
mentionnés dans le tableau n’a atteint un ITS de
50 ou plus. Il est très probable que la combinaison de l’un ou l’autre des types de fourrure
indiqués au tableau 2 et d’une chape de béton
permettrait d’obtenir un tel ITS, mais elle n’a pas
fait l’objet d’essais dans le cadre de ce projet.
Facteurs influant sur l’ITS des planchers à
solives ou poutrelles avec profilés
métalliques souples
Dans les planchers à solives ou poutrelles
auxquelles sont fixés des profilés métalliques
souples supportant la sous-face en plaques de
Tableau 2. ITS de planchers comportant des solives de 38 x 235 mm
(à entraxe de 406 mm), un support de revêtement de sol en OSB
(panneaux à copeaux orientés) de 15 mm, et des plaques de plâtre
classées au feu de 15,9 mm fixées de différentes façons, avec ou sans
isolant acoustique dans la lame d’air
Matelas de fibre de
verre de 152 mm
dans la lame d’air
Non
Oui
Non
Épaisseurs
de plaques
de plâtre
1
1
1
ITS
Pas de fourrures
33
Pas de fourrures
34
Fourrures en bois de
39
19 x 64 mm, entraxe
de 610 mm
Fourrures en bois de
Oui
1
42
19 x 64 mm, entraxe
de 610 mm
Profilés métalliques
Oui
1
43
en U de calibre 25 et
de 22 mm de hauteur,
entraxe de 610 mm
Chape de béton de 35 mm sur le support de revêtement de sol
Aucune
Non
1
46
Aucune
Non
2
47
Aucune
Oui
1
48
ITS
Profilés souples
Figure 1. Plancher à solives ou poutrelles. Des profilés métalliques souples fixés aux solives (de n’importe quel type) ou poutrelles supportent
une ou plusieurs épaisseurs de plaques de plâtre. L’isolant phonique qui
se trouve dans les espaces entre solives ou poutrelles augmente alors
l’isolement acoustique.
2
acoustique de 150 mm
65
Plaques de plâtre
Fourrure
70 Profilés souples et isolant
Absorbant acoustique
Profilés souples
et pas d’isolant
acoustique
55
50
45
Pose directe et
pas d’isolant
acoustique
40
35
30
10
30
50
70
90
110
130
Masse totale du support de revêtement de sol
et des épaisseurs de sous-face, kg/m 2
Figure 2. Rapport entre l’ITS et la masse totale, par mètre
carré, du support de revêtement de sol et des épaisseurs
de sous-face dans le cas de profilés métalliques souples
espacés également (entraxe de 610 mm)
plâtre (figure 1), plusieurs facteurs déterminent
l’isolement au son aérien, et donc l’ITS.
Le facteur le plus important est la masse
totale par unité de surface du support de
revêtement de sol et des épaisseurs de sous-face.
La masse des solives ou poutrelles ne s’est pas
révélée une variable importante. Les autres
variables qui influent sur l’ITS sont : l’épaisseur
de l’isolant phonique, la disposition des profilés
métalliques souples, ainsi que la hauteur et
l’espacement des solives ou poutrelles.
La masse
La figure 2 permet de se rendre compte de
l’influence de la masse sur l’ITS des planchers
comportant des solives ou poutrelles de 240 mm
de hauteur distancées de 406 mm, ainsi que
des profilés métalliques souples à entraxe de
610 mm. Ces trois cas montrent l’importance de
la masse, de l’utilisation de profilés métalliques
souples et de la mise en place d’isolant acoustique dans le vide de plancher. Le graphique est
basé sur la moyenne des résultats d’un certain
nombre d’essais. Outre sa valeur instructive, il
peut servir à estimer la variation de l’ITS selon
l’épaisseur ou le nombre de panneaux faits de
tel ou tel matériau que compte le support de
revêtement de sol ou la sous-face du plancher.
Voir, au tableau 3, la masse surfacique des
matériaux courants.
La figure 2 montre clairement qu’une masse
d’environ 20 kg/m2 permet d’obtenir un ITS de
50 ou plus, et une masse d’environ 30 kg/m2,
un ITS de 55. On constate aussi qu’en l’absence
de profilés métalliques souples ou de l’équivalent, seule une masse d’environ 130 kg/m2
permet d’obtenir un ITS de 50.
Les recherches accomplies ont montré qu’en
mettant un isolant phonique dans le vide d’un
plancher à solives ou poutrelles auxquelles la
sous-face est fixée directement, on n’obtient
pas une amélioration importante de l’isolement
acoustique. C’est pourquoi la figure ne fait
voir qu’une courbe (celle du bas) pour ce type
de plancher.
Certains exemples fournis au tableau 4 montrent encore mieux l’effet qu’a sur l’ITS le fait
Tableau 3. Masse surfacique des matériaux courants
Matériau
Masse
surfacique,
kg/m2
8,8
10,3
5,7
7,1
12,1
7,4
OSB de 15 mm
OSB de 19 mm
Contreplaqué de 13 mm
Contreplaqué de 15 mm
Contreplaqué de 25 mm
Plaques de plâtre légères
de 12,7 mm
Plaques de plâtre classées
au feu de 12,7 mm
Plaques de plâtre classées
au feu de 15,9 mm, type X
Béton de 35 mm
9,1
11,3
77
de changer la masse totale du plancher et de sa
sous-face. Le tableau a été conçu de façon à
permettre la comparaison de planchers comportant le même type de sous-face mais des
supports de revêtement de sol différents. Il
montre que l’ITS des complexes comportant des
supports de revêtement de sol en contreplaqué
est immanquablement moins élevé que lorsque
les panneaux sont en OSB. Le contreplaqué
qui a été utilisé était plus léger que l’OSB,
mais la différence de poids n’expliquait pas à
elle seule les écarts mesurés au niveau de l’ITS.
Il y a d’autres caractéristiques des matériaux,
par exemple la rigidité, qui influent sur la
transmission du son. Le tableau 4 donne une
idée de ce qui arrive à l’ITS lorsqu’on remplace
un matériau par un autre mais, pour disposer
de données précises, il est préférable d’utiliser
les valeurs d’ITS mesurées.
L’épaisseur et le type d’isolant acoustique
Trois types d’isolant acoustique ont été utilisés
dans l’étude de l’IRC : les fibres de verre, de
roche et de cellulose. La fibre de verre et la fibre
de roche se présentaient sous la forme de
matelas; quant à la fibre de cellulose, elle a
été appliquée par pulvérisation dans deux
cas, et par projection dans deux autres. Voici
quelle est l’influence de l’isolant acoustique
présent dans le vide de plancher :
• En accroissant l’épaisseur de l’isolant acoustique, on a augmenté l’ITS, et vice-versa.
• Chaque changement d’épaisseur correspondant à environ 65 mm fait varier l’ITS de
1 point.
• Il semblerait que pour la même épaisseur
de matériau, les fibres de roche et de cellulose assurent un ITS supérieur d’environ
1 point à celui de la fibre de verre. Ce
résultat reste à vérifier.
La disposition des profilés métalliques
souples
Tableau 4. ITS de planchers comportant des solives de 38 x 235 mm
(à entraxe de 406 mm), des matelas de fibre de verre de 152 mm dans la
lame d’air, des profilés souples distancés également (entraxe de 610 mm)
et des plaques de plâtre classées au feu (sauf dans les cas indiqués)
Épaisseur
des plaques
de plâtre, mm
12,7*
12,7
15,9
Support de
revêtement
de sol
OSB de 15 mm
OSB de 15 mm
OSB de 15 mm
ITS
15,9
OSB de 19 mm
52
2 épaisseurs, 12,7*
2 épaisseurs, 12,7
2 épaisseurs, 15,9
OSB de 15 mm
OSB de 15 mm
OSB de 15 mm
54
56
55
49
51
52
2 épaisseurs, 15,9
15,9
2 épaisseurs d’OSB
de 15 mm
55
15,9
2 épaisseurs, 15,9
2 épaisseurs d’OSB
de 15 mm
60
2 épaisseurs, 15,9
15,9
2 épaisseurs, 15,9
* légères
béton de 35 mm
sur OSB de 15 mm
68
70
Support de
revêtement
de sol
ITS
Contreplaqué
de 15 mm
Contreplaqué
de 25 mm
50
Contreplaqué
de 15 mm
Contreplaqué
de 25 mm
2 épaisseurs
de contreplaqué
de 15 mm
2 épaisseurs
de contreplaqué
de 13 mm
2 épaisseurs
de contreplaqué
de 15 mm
2 épaisseurs
de contreplaqué
de 13 mm
55
52
56
53
51
58
58
Les profilés métalliques souples sont
habituellement distancés de 406 ou de
610 mm. En distançant les profilés de
406 mm au lieu de 610, on réduit l’ITS
d’environ 1 point.
Afin d’assurer la résistance au feu de la
sous-face constituée d’une seule épaisseur de plaques de plâtre, l’équipe de
l’IRC a ajouté des profilés métalliques
souples destinés à supporter les bouts
non biseautés des plaques. Ces profilés
ont réduit l’ITS de 1 à 2 points.
Ces deux facteurs (l’espacement et l’ajout
de profilés) ont des effets cumulatifs et
il faut modifier les valeurs d’ITS de la
figure 2 ou du tableau 4 en fonction de
l’ensemble étudié.
La hauteur et l’espacement des
solives ou poutrelles
Des solives ou poutrelles plus hautes
permettent d’augmenter l’ITS, mais
l’effet n’est pas très marqué. Il faut
accroître la hauteur d’environ 100 mm,
en moyenne, pour faire augmenter l’ITS
de 1 point. En distançant davantage les
solives ou poutrelles, on augmente aussi
l’ITS, mais l’effet est encore moins
marqué et très variable. Un changement
d’espacement d’environ 200 mm fait
varier l’ITS de 1 point.
Il faudrait tenir compte de ces deux
effets lorsqu’on extrapole à partir de la
figure 2 ou du tableau 4.
3
Support de revêtement de sol
Solive ou poutrelle
Absorbant acoustique
Profilés souples
Plaques de plâtre
Figure 3. En plaçant les profilés métalliques souples entre les deux
épaisseurs de plaques de plâtre classées au feu de 15,9 mm (formant
la sous-face du plancher), on obtient un ITS de seulement 38. Comme
le montre le tableau 4, si l’on enlève l’épaisseur interne, on obtient un ITS
de 52 dans le cas d’un support de revêtement de sol en OSB. En disposant les deux épaisseurs sous les profilés, on obtient un ITS de 55.
Le type de solive ou poutrelle
À toutes fins pratiques, le type de solive (en bois
massif, en I ou à treillis) ou poutrelle n’influe pas
de manière importante sur l’isolement acoustique.
Autres constatations
• En fixant le support de revêtement de
plancher aux solives ou poutrelles à l’aide
de colle mastic et de clous, on a obtenu le
même isolement acoustique qu’en le fixant
seulement au moyen de vis.
• Le fait de faire varier le calibre des
poutrelles dans la plage 14-18 n’a pas eu
d’effet sur l’ITS.
• Lorsqu’on a fait varier la largeur de la
poutre en I ou de la semelle de la solive à
treillis en contact avec le support de
revêtement de sol, on n’a pas observé de
changement de l’ITS.
• En disposant des profilés métalliques souples
entre deux épaisseurs de plaques de plâtre
constituant la sous-face du plancher, on réduit
considérablement l’isolement acoustique. Il ne
faudrait jamais procéder ainsi lorsqu’on
recherche un bon isolement phonique.
Atténuation du son dans le cas
des dalles de plancher en béton
L’atténuation du son assurée par les dalles de
plancher en béton est surtout fonction du poids.
Elle n’a été mesurée, dans le cadre de ce projet,
que dans le cas de trois dalles mais on a
complété les données à l’aide de l’information
publiée de manière à produire le tableau 5,
qui indique les indices de laboratoire typiques
visant un certain nombre de dalles en béton.
La transmission de l’énergie acoustique, dans
les bâtiments, entre les dalles de béton et la
structure environnante, peut se faire de manière
très différente de celle qui est observée en
laboratoire. Il peut en résulter des différences
au niveau de l’atténuation du son mesurée, dans
le cas de dalles qui paraissent identiques
(il ne nous appartient pas d’expliquer, dans ce
numéro, ces différences). C’est pourquoi,
lorsqu’il s’agit de comparer, il est préférable
d’utiliser les données de laboratoire.
En suspendant la sous-face – en plaques de
plâtre – d’un plancher en béton à l’aide de
profilés métalliques souples, on peut améliorer
considérablement l’isolement acoustique.
L’amélioration obtenue dépend de la masse des
Tableau 5. ITS typiques des dalles en béton
Épaisseur, mm
Masse surfacique,
kg/m2
Dalles massives
50
115
70
160
100
230
150
350
200
460
80-150, plancher
272
nervuré
Dalles à âme creuse
150
220
200
280
250
310
ITS
43
46
47
53
58
51
48
50
50
plaques de plâtre, de la hauteur de l’espace
entre celles-ci et la dalle de béton, ainsi que
de l’épaisseur de l’isolant phonique présent
dans la lame d’air. Les effets de ces variables
n’ont pas été étudiés dans le cadre du projet.
On ne dispose guère d’information à ce sujet
dans le cas des planchers, mais certaines données concernant les murs en blocs de béton
contenues dans le numéro 13 de Solutions
constructives peuvent s’appliquer lors de la
pose de plaques de plâtre en sous-face d’un
plancher de béton. Comme il est dit dans ce
numéro-là, une lame d’air trop mince peut
réduire l’isolement acoustique et l’ITS. Par
contre, en ménageant une lame d’air plus
épaisse et en l’amortissant à l’aide d’isolant
phonique, on accroît l’isolement acoustique.
Répercussions sur l’industrie de
la construction
Les données issues de ce projet servent
actuellement à produire de nouveaux tableaux
d’ITS qui seront intégrés au Code national du
bâtiment du Canada.
Lectures complémentaires
1. « Summary Report For Consortium On Fire Resistance
And Sound Insulation Of Floors: Sound Transmission
Class And Impact Insulation Class Results », A.C.C. Warnock
et J.A. Birta, rapport interne IRC-IR-766, avril 1998.
2. Ce projet a été financé par un consortium composé de : Boise
Cascade Corporation, la Société canadienne d’hypothèques et
de logement (SCHL), l’Association canadienne des constructeurs d’habitations, l’Association canadienne du ciment
Portland, l’Institut canadien de la tôle d’acier pour le bâtiment, le Conseil canadien du bois, l’Association canadienne
des fabricants d’isolant de cellulose, Forintek Canada
Corporation, la Gypsum Association, Les Fabricants de
produits de gypse du Canada, Louisiana-Pacific Incorporated,
Nascor Inc., le Régime de garanties des logements neufs de
l’Ontario, le ministère ontarien des Affaires municipales et
du Logement, Owens Corning Canada, Roxul Inc., Trus Joist
MacMillan et Willamette Industries.
A.C.C Warnock, Ph.D., est agent de recherche
supérieur au sein du programme Environnement
intérieur, à l’Institut de recherche en construction du
Conseil national de recherches.
© 1999
Conseil national de recherches du Canada
Mai 1999
ISSN 1206-1239
« Solutions constructives » est une collection d’articles techniques renfermant
de l’information pratique issue de récents travaux de recherche en construction.
Pour obtenir de plus amples renseignements, communiquer avec l’Institut de recherche en
construction, Conseil national de recherches du Canada, Ottawa K1A 0R6
Téléphone : (613) 993-2607; télécopieur : (613) 952-7673; Internet : http://irc.nrc-cnrc.gc.ca