Comment réduire la transmission du son aérien par les planchers

Solution constructive n^o 25, Mai 1999

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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 CNRC^1,2.

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 recherché

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.

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).

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.

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)

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 pose d'isolant phonique dans la lame d'air n'a guère d'effet sur l'isolement acoustique.

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

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 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 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.

Tableau 3. Masse surfacique des matériaux courants

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)

* légères

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
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.

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.

Tableau 5. ITS typiques des dalles en béton

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 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