L’acoustique dans la construction bois : des outils et des données sont disponibles

FCBA a organisé le 6 mai dernier une journée technique sur le thème de l’acoustique et des enjeux de la construction bois en milieu urbain. La première partie de la journée a consisté en une restitution de l’étude Acoubois, matinée dont nous proposons ici une synthèse.

plancher-double-ossatureFCBA a organisé le 6 mai dernier une journée technique sur le thème de l’acoustique et des enjeux de la construction bois en milieu urbain. La première partie de la journée a consisté en une restitution de l’étude Acoubois, matinée dont nous proposons ici une synthèse.

Depuis plusieurs années, la construction bois s’emploie à proposer des solutions efficaces et économiquement viables. Un plan bois 2009-2013 s’est notamment concrétisé par la publication d’un catalogue de solutions constructives (www.catalogue-construction-bois.fr). Le programme Acoubois, une approche pluridisciplinaire et exhaustive de l’acoustique dans les construction bois, conduite sur cinq ans, est quant à lui arrivé à son terme. Cette démarche collaborative menée par FCBA, le CSTB et Qualitel, combine une approche quantitative de caractérisation des éléments, une approche prédictive de modélisation des systèmes et une approche qualitative de confrontation avec les résultats obtenus sur les chantiers.

La campagne de mesures en laboratoire a porté sur 20 familles d’éléments constructifs testés en façade, en séparatif, plancher et toiture, pour un total de plus de 150 valeurs mesurées en isolement aux bruit aérien (Rw (C ; Ctr)), aux bruits de chocs (L’nT,w, L’n,T (chocs lourds)) et en isolement latéral (Dn,f,w(C ; Ctr)). Les courbes de mesure (performances en fonction de la fréquence) sont téléchargeables sur le catalogue.

Régis Piscot (FCBA) a présenté les principaux enseignements de cette campagne exhaustive de mesures en labo. Tout d’abord, on retiendra que pour augmenter les performances acoustiques d’une façade au bruit routier, il conviendra de réaliser un doublage intérieur désolidarisé. La façade sans fenêtre, avec deux BA13 sur ossatures indépendantes atteint un RA,tr de 52 dB ; l’élément de façade avec une fenêtre performante (64.2Ac/10Ar/44.2Ac) atteint un RA,tr de 37 dB. Mais dans les basses fréquences, les performances sont plus aléatoires : la prise en compte du 50 Hz dans le calcul de l’indice global montre des écarts pouvant aller jusqu’à 10 dB. Les systèmes les plus impactés sont ceux réalisés avec un doublage intérieur. Côté éléments séparatifs, si la simple ossature semble plutôt réservée au tertiaire qu’au résidentiel (RA de 52 dB pour deux BA13 sur ossatures indépendantes), il existe néanmoins pour le logement (DnT,A ≥ 53 dB) des solutions dans tous les systèmes constructifs avec des doublages appropriés. A signaler que les cloisons séparatives à contreventements extérieurs sont plus performantes que celles à contreventement intérieurs. Là encore, la prise en compte du 50 Hz dans le calcul de l’indice global montre des écarts significatifs (jusqu’à plus 10 dB pour les panneaux massifs contrecollés). Concernant les planchers, pour des exigences d’isolement en logement (DnT,A ≥ 53 dB et L’n,T,w ≤ 58 dB), les solutions existent en plafond simple ossature, double ossature ou panneaux contrecollés. Dans les basses fréquences, une analyse entre 50 et 630 Hz conduite en suivant la méthode dite du « ballon japonais » (masse lourde, « molle » pour une meilleure excitation en basse fréquence), indique que seule la solution de la double ossature apporte des performances suffisantes (niveau Li,FMax). Quant aux toitures, elles ne sont pas les points faibles de l’isolement acoustique d’une édifice construit en bois. En effet, la réglementation thermique, en augmentant les épaisseurs d’isolant, a influé favorablement sur l’acoustique. Dans le cas de toitures filantes sur des maisons accolées, toutefois, des dispositions particulières devront être prises (limitation de l’isolement latéral). On le voit, les maîtres d’ouvrage et maîtres d’œuvre disposent donc aujourd’hui d’une base de données acoustiques de solutions génériques pour la filière Bois. Une campagne de mesures complémentaires financée par le CODIFAB sur 2015 va permettre d’évaluer les configurations qui n’ont pu encore être testées. Par exemple, les données concernant les panneaux de bois lamellé-croisé (CLT, pour cross-laminated timber) sont encore parcellaires. Il reste également à avancer sur la problématique des basses fréquences pour les planchers bois. L’élaboration de modèles devrait faire progresser les connaissances, notamment sur les fréquences critiques et les notions de facteur d’amortissement et de masse modale.

Voyons maintenant où en est la démarche de modélisation acoustique de solutions constructives Bois menée par le CSTB et présentée le 6 mai dernier par Catherine Guigou-Carter. La méthode de prédiction se base sur le modèle européen EN 12354, mais dans une version adaptée aux spécificités des bâtiments légers à ossature bois (composants variés et complexes, présentant de multiples cavités et constitués de plaques minces et raidies, fréquences critiques élevées, multiples jonctions entre composants). Dans sa version actuelle, la méthode n’est applicable qu’aux bâtiments en panneaux bois massif. Résolument simplifiée, elle manque encore de précision : des écarts de 5 dB entre prédiction et mesure sur l’indice global sont constatés. La difficulté majeure tient à variabilité des composants séparatifs, qui diffèrent de ceux évalués en laboratoire. Même approximative, cette méthode a néanmoins le mérite d’avoir permis d’initier une démarche de modélisation, des perfectionnements viendront fiabiliser le modèle quand davantage d’outils de prédiction des composants séparatifs seront disponibles.

Pour finir, intéressons-nous à la campagne de mesures in situ et à l’approche de recherche de solutions simplifiées conduite par Qualitel (études présentées par Nicolas Balanant). Sur les 37 opérations évaluées (collectif, petit collectif, maisons individuelles), aucune typologie constructive particulière ne peut être dégagée. De fait, les compositions des murs, planchers et façades sont très variables, différentes de celles testées en laboratoire, parfois incertaines, voire inconnues… Bonne surprise, des performances acoustiques supérieures à celles des opérations certifiées (principalement en maçonnerie) ont été constatées. A mettre sur le compte de la marge de « sécurité » prise par les concepteurs ? Peut-être. Quoi qu’il en soit, ces bonnes performances sont à relativiser lorsque l’on prend en compte les basses fréquences. Le taux de non-conformité est équivalent aux autres opérations, mais sensiblement augmenté sur les bruits de chutes d’eau. A noter un problème lié à la précision des mesures : jusqu’à 12 dB d’écart entre tiers d’octave et bande d’octave, ce qui n’est pas le cas dans les constructions traditionnelles en béton. Le fait de mesurer en tiers d’octave semble mieux encadrer les choses. L’évaluation aux basses fréquences au moyen du ballon d’impact (ballon japonais, plus représentatif des bruits de pas) indique que les planchers avec chapes sèches sont à éviter.

Concernant la démarche de définition d’une méthode simplifiée poursuivie par Qualitel, l’idée était d’estimer la performance acoustique du bâtiment dès la conception puis d’en déduire des exemples de solutions pour les cas courants. La méthode s’articule en deux étapes : tout d’abord, l’évaluation simplifiée des séparatifs, puis celle des bâtiments. Concernant les bruits aériens, l’analyse des écarts entre performances de laboratoire (indice d’affaiblissement du séparatif Rw+C) et performances réelles in situ (isolement DnT,A) montre que les transmissions latérales (TL) induisent en moyenne une perte d’isolement de 5 dB et qu’une valeur sécuritaire peut être fixée à 7 dB. A l’échelle du bâtiment, l’évaluation simplifiée consiste à retenir : une valeur TL = 3 dB en cas de mur séparatif à ossatures bois et de planchers non filants ; une valeur TL = 5 dB en présence de planchers ou murs séparatifs en panneaux massifs ; une valeur TL = 7 dB en cas de plancher séparatif à ossatures bois. Pour les bruits de choc, une valeur TL = 3 dB peut être considérée dans tous les cas, avec un terme correctif K = 0 pour une transmission verticale et K = - 30 pour une transmission horizontale avec plancher non filant. Poursuivant cette approche, Qualitel a formalisé des exemples de solutions pour des cas courants de logements (murs, planchers, façades bois et façades bois / structure béton). Ces exemples sont réunis au sein d’une fiche d’interprétation et de complément au référentiel Qualitel (F.I.C. n°2014/AE-AI-TH-PE-01) disponible sur le site www.qualite-logement.org.