Acoustique d’un plancher porteur léger

Un plancher est constitué d'une structure porteuse à laquelle s'ajoutent un élément tel que, par exemple, une couche d'égalisation, une chape flottante (chape flottante coulée ou chape flottante légère et sèche), un plancher surélevé, ainsi qu'une finition. La structure porteuse peut être soit massive, soit légère. Elle peut aussi être conçue comme un système double.

Les planchers légers sont faits de poutres porteuses (généralement en bois) sur lesquelles est posé un matériau sous forme de panneaux.

Ils doivent permettre d'assurer une isolation aux bruits aériens d'une part, et aux bruits de chocsd'autre part, entre différentes pièces.

Les structures légères n'occasionnent pas de charge supplémentaire à la structure et conviennent donc à tous les types de travaux (qu'il s'agisse de rénovation/transformation ou de construction neuve). Elles sont moins souvent utilisées en construction neuve sauf dans les structures à ossature bois complètes ou pour des raisons esthétiques. Les structures légères sont moins robustes que les planchers massifs et se prêtent donc moins bien aux applications industrielles ou autres requérant une certaine résistance à l'impact.

© Bruxelles Environnement

Comment améliorer un plancher porteur léger ?

Les performances acoustiques d'un plancher léger reposent sur le principe masse-ressort-masse.

Le schéma ci-dessous illustre de manière générale des améliorations possibles d'un plancher porteur léger, par le haut et par le bas, en y ajoutant, par exemple, une chape flottante (chape flottante coulée ou chape flottante légère/sèche) et un faux plafond. Les paragraphes suivants illustrent l'isolation par le haut, par le bas ainsi que dans l'épaisseur du plancher.

Principes plancher léger

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L'isolation aux bruits aériens et de chocs d'un plancher léger standard dont le revêtement est fixé directement au-dessus et en-dessous des poutres est limitée. Il convient donc toujours de l'améliorer en doublant la structure, en évitant au maximum les contacts entre la masse supérieure et inférieure, suivant le principe masse-ressort-masse.

Comment améliorer le plancher porteur léger par le bas ?

Un plafond fermé en matériau lourd et flexible

Un plancher léger standard est composé de poutres de bois, le revêtement étant fixé directement au-dessus et en-dessous de celles-ci. Le revêtement inférieur peut être complété ou remplacé par un faux plafond (voir Dispositif | Acoustique d'un faux plafond).

• Plus ce plafond/revêtement inférieur est lourd, plus l'amélioration est sensible.

  L'ajout de masse, qui consiste à prévoir plusieurs plaques ou des plaques plus lourdes, permet d'apporter une amélioration modeste à l'isolation acoustique pour une même structure.

  Chaque fabricant propose divers revêtements dans sa gamme: ordinaires, plus lourds, résistants au feu, aux effractions, à l'humidité, etc. Pour le bruit, ce sont surtout leurs masses qui jouent un rôle. Plus lourd c'est, mieux c'est.

  Les systèmes de parois similaires (plaques de plâtre) présentent une densité de plaques plus élevées et conduisent donc à de meilleurs résultats.

  Une plaque peut aussi être alourdie en y ajoutant une plaque d'acier ou de plomb.

• Les matériaux souples (comme les plaques de plâtre) présentent une fréquence critique très élevée, ce qui donne de meilleurs résultats que des matériaux plus rigides (exemple du MDF).

  En remplaçant les plaques de plâtre par du bois (par exemple, multiplex, OSB, etc.), l'isolation acoustique est légèrement affaiblie. Les plaques de plâtre ont la propriété d'être très flexibles, ce qui leur donne une fréquence critique très élevée, en dehors du domaine de l'acoustique du bâtiment. Le bois, plus rigide, a donc une fréquence critique plus basse qui affaiblit l'isolation acoustique.

  Source : Gyproc © Bruxelles Environnement

La suspension du plafond aux poutres du plancher

Un plancher léger standard étant composé de poutres de bois, avec un revêtement fixé directement au-dessus et en-dessous de celles-ci, la transmission du bruit passe principalement par les poutres. Si le plafond est entièrement indépendant, le bruit se transmet surtout par le creux.

Source: Bruxelles Environnement, d'après le Ministère néerlandais du Logement, de l'Aménagement du Territoire et de l'Environnement (geluidsisolatie in hsb woningen,, 1986) © Bruxelles Environnement

Moins les contacts sont nombreux et plus ils sont souples, meilleure est l'isolation acoustique. Dans l'idéal, le faux plafond est suspendu entre les murs indépendamment de la structure de poutres. Mais cela n'est pas toujours possible. Dans ce cas, il faut réduire au maximum le transfert des vibrations par des fixations adéquates, par exemple un cadre et un lattis en bois, des profilés à ressort métallique, des profilés antivibratiles, un profilé feutre-bois, etc. (voir Solution | Acoustique d’un faux plafond).

Suspension du plafond

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Comment améliorer le plancher porteur léger dans l'épaisseur du plancher ?

Distance suffisante (largeur du creux) entre bois du plancher et plafond

Plus le creux est large, plus la fréquence masse-ressort-masse est basse, ce qui améliore l'isolation acoustique.

Pour les applications impliquant des basses fréquences, il est donc parfois préférable de remplacer le revêtement inférieur par un faux plafond au lieu de poser un faux plafond.

Matériau isolant acoustique dans le creux

Remplir les creux à l'aide d'un matériau absorbant souple (laine de roche ou laine minérale) permet d'obtenir une isolation acoustique plus importante. Cette laine de roche a plusieurs fonctions :

• d'une part, les résonances des creux à plus hautes fréquences sont absorbées, ce qui réduit la perte d'isolation acoustique à ces fréquences ;
• d'autre part, l'absorption permet de réduire l'effet d'éventuelles fuites sonores dues aux prises électriques, interrupteurs, clous de fixation, etc.

Le type de matériau absorbant souple ne joue qu'un rôle minime, tout comme le fait que le creux soit totalement rempli ou non.

Comment améliorer le plancher porteur léger par le haut ?

Une couche résiliente entre le plancher en bois (existant) et les autres éléments du plancher

Un plancher léger standard est composé de poutres de bois, le revêtement étant fixé directement au-dessus et en-dessous de celles-ci.

• On peut aussi choisir une meilleure composition, à poser de manière souple sur le revêtement supérieur :
  • par exemple, une chape flottante ou un sol de béton avec un matériau spécifique antivibratile. On peut aussi poser une chape lourde sur des planchers légers. Il faut dans ce cas prévoir une couche étanche, comme un revêtement, une plaque d'acier profilé (par exemple un profilé en queue d'aronde) (voir dispositifs Acoustique d’une chape flottante et Matériaux et systèmes d'isolation pour les bruits de chocs)
  • exemple : chape flottante légère/sèche (voir dispositif | Acoustique d’une chape flottante légère et sèche) ;
  • exemple : plancher surélevé/creux (voir dispositif  | Acoustique d’un plancher surélevé) ;
  • exemple : finition souple ou incluant une couche souple (voir dispositif | Finitions de sol à pose souple et acoustique sur couche souple).
• Soit le revêtement supérieur proprement dit est posé de manière souple en utilisant des bandes souples entre les poutres et le revêtement. 

Isolation d’un plancher porteur léger par le haut

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Un minimum de transfert du bruit par les structures adjacentes

Les structures adjacentes peuvent d'une part transmettre le bruit d'un local à l'autre (voies secondaires), mais d'autre part aussi court-circuiter le dédoublement du plancher en bois en reliant entre eux plusieurs éléments de la structure légère dédoublée.

Pour les planchers légers, les voies secondaires passant par des structures massives latérales jouent un rôle important dans l'isolation aux bruits aériens car l'énergie de la voie latérale ne peut se diffuser que dans la masse de la paroi latérale et non dans celle du plancher, comme c'est le cas lorsque le plancher est massif.

Le tableau ci-dessous reprend une indication de l'effet des voies secondaires sur l'isolation acoustique totale entre deux pièces situées l'une au-dessus de l'autre de 4,5 m x 4,5 m x 3 m séparées par un plancher léger en bois. L'isolation acoustique Nglobale est fournie en fonction de l'isolation acoustique du plancher et des voies secondaires. Il en ressort qu'un plancher léger de très bonne qualité (colonne de droite : indice d'affaiblissement acoustique pondéré R_w du plancher = 65 dB) réduit l'isolation totale à environ 42 dB pour des murs latéraux en brique 14cm et à environ 51 dB pour des murs latéraux en béton plein 19cm. Pour obtenir de meilleurs résultats, il faut impérativement prévoir des contre-cloisons le long des murs latéraux.

Effet des voies secondaires sur l'isolation acoustique totale entre deux locaux 4,5 m x 4,5 m x 3 m situés l'un au-dessus de l'autre et séparés par un plancher en bois (masse surfacique du plancher en bois = 30 kg/m²) (Source : CSTC , CSTC-Revue 2001/01)

Il faut donc toujours tenir compte des voies secondaires pour calculer l'isolation aux bruits aériens des planchers légers. Pour l'isolation aux bruits de chocs, ces voies latérales sont négligeables car le transfert de vibrations des planchers légers vers les parois latérales massives est limité.

Y-a-t-il la possibilité d'utiliser des éléments préfabriqués ?

Dans le domaine de la construction à ossature bois, on trouve également quelques éléments de plancher en bois préfabriqués en usine.

Ils se distinguent par le fait que les revêtements supérieur et inférieur sont directement fixés à la structure de poutres en bois. On crée ainsi des éléments qui peuvent se combiner pour créer des planchers. Ces éléments peuvent être alourdis pour améliorer l'isolation acoustique, ou perforés en usine puis remplis de laine de roche pour améliorer l'acoustique de la pièce.

Éléments du plancher en bois

Exécution standard

© Lignatur AG

Exécution alourdie

© Lignatur AG

Exécution perforée

© Lignatur AG

Quelles valeurs viser en pratique pour un plancher porteur léger ?

L'isolation aux bruits aériens et de chocs des planchers légers dépend de :

• la conception ;
• l'étanchéité à l'air ;
• le type et la suspension du plafond ;
• la largeur du creux et son remplissage ;
• et la conception du reste du plancher.

Sachant qu'il n'existe souvent pas de solutions standard, l'isolation acoustique doit être calculée au cas par cas.

Les tableaux ci-dessous donnent des ordres de grandeur des performances obtenues pour quelques configurations de planchers légers. Les conceptions de diverses sources différant légèrement, il en est de même pour les valeurs concernant une conception apparemment semblable. Les performances sont données :

• pour les bruits aériens, par l'indice d'affaiblissement acoustique pondéré, R_w (C; C_tr) : plus celui-ci est élevé, plus le plancher est performant  ;
• pour les bruits de chocs, par le niveau de pression pondéré du bruit de choc normalisé, L_n,w (Cl) : plus celui-ci est faible, plus le plancher est performant.

Les deux situations de base considérées sont :

• structure du plancher (avec revêtement inférieur) ;
• structure du plancher (sans revêtement inférieur).

Les évolutions entre les améliorations apportées et les cas de base sont indiquées entre parenthèses.

Les minéraux employés sont symbolisés suivant la légende ci-dessous.

Isolation aux bruits aériens et de chocs pour différentes configurations de planchers légers

Conception		Isolation aux bruits aériens : Indice d’affaiblissement acoustique pondéré Rw (C; Ctr) [dB]	Isolation aux bruits de chocs : Niveau de pression pondéré du bruit de choc normalisé Ln,w (Cl) [dB]
Base
	Poutres Planches mal jointoyées	< 25 (0; -1)	> 92 (-3)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm	25 (0; -1)	92 (-3)
Améliorations portant uniquement sur la face inférieure
	Poutres Panneaux OSB 18 mm Faux plafond indépendant en plaques de plâtre	≈ 44 (-2; -6) (≈ Rw base + 19)	68 (0) (= Ln,w base – 24)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm Faux plafond indépendant en plaques de plâtre avec laine minérale dans le vide	≈ 51 (-2; -6) (≈ Rw base + 26)	66 (0) (= Ln,w base – 26)
Améliorations portant uniquement sur la face supérieure (avec revêtement inférieur)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm Plafond en plaques de plâtre fixé directement	39 (-2; -6) (≈ Rw base + 14)	81 (-1) (= Ln,w base – 11)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm Chape flottante sèche Plafond en plaques de plâtre fixé directement	45 (-3; -10) (≈ Rw base + 20)	73 (3) (= Ln,w base – 19)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm Chape flottante sèche Faux plafond en plaques de plâtre fixé directement avec laine minérale dans le vide	47 (-2; -9) (≈ Rw base + 22)	70 (3) (= Ln,w base – 22)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm Chape flottante sèche surmontée d'un panneau OSB Plafond en plaques de plâtre fixé directement	46 (-1; -11) (≈ Rw base + 21)	71 (2) (= Ln,w base – 21)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm surmontés d'une plaque de plâtre Chape flottante de 4 à 6 cm de béton sur profilé en queue d'aronde, reposant sur des poutres colmatées par de la laine de roche Plafond en plaques de plâtre fixé directement	≈ 55 (-2; -7) (≈ Rw base + 30)	61 (3) (= Ln,w base – 31)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm Panneaux softboard 18 mm Panneaux OSB Faux plafond en plaques de plâtre fixé directement avec laine minérale dans le vide	≈ 52 (-3; -11) (≈ Rw base + 27)	66 (-5) (= Ln,w base – 26)
	Poutres Chape flottante de 4 à 6 cm de béton sur profilé en queue d'aronde, reposant sur des poutres colmatées par de la laine de roche Plafond en plaques de plâtre fixé directement	54 (-2; -8) (≈ Rw base + 29)	66 (-5) (= Ln,w base – 26)
Améliorations portant uniquement sur la face supérieure (sans revêtement inférieur)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm Chape flottante sèche	38 (-1; -5) (≈ Rw base + 13)	77 (0) (= Ln,w base – 15)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm surmontés d'une plaque de plâtre Chape flottante de 4 à 6 cm de béton sur profilé en queue d'aronde, reposant sur des poutres colmatées par de la laine de roche	48 (-1; -5) (≈ Rw base + 23)	66 (-1) (= Ln,w base – 26)
	Poutres Chape flottante de 4 à 6 cm de béton sur profilé en queue d'aronde, reposant sur des poutres colmatées par de la laine de roche	37 (-1; -3) (≈ Rw base + 12)	92 (-11) (= Ln,w base)
Améliorations portant sur une intervention des deux côtés
	Poutres Panneaux OSB 18 mm Chape flottante sèche Faux plafond indépendant en plaques de plâtre avec laine minérale dans le vide	≥ 59 (-2; -3) (≥ Rw base + 34)	53 (0) (= Ln,w base – 39)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm Chape flottante sèche Parquet (2 x 18mm) Faux plafond indépendant en plaques de plâtre avec laine minérale dans le vide	> 65 (-2; -7) (> Rw base + 40)	47 (1) (= Ln,w base – 45)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm surmontés d'une plaque de plâtre Chape flottante de 4 à 6 cm de béton sur profilé en queue d'aronde, reposant sur des poutres colmatées par de la laine de roche Faux plafond indépendant en plaques de plâtre	> 65 (-2; -7) (> Rw base + 40)	47 (1) (= Ln,w base – 45)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm Surmontés d'une plaque de plâtre Chape flottante de 4 à 6 cm de béton sur profilé en queue d'aronde, reposant sur des poutres colmatées par de la laine de roche Faux plafond indépendant en plaques de plâtre avec laine minérale dans le vide	> 65 (-2; -7) (> Rw base + 40)	46 (1) (= Ln,w base – 46)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm Profilés à ressort colmatés par de la laine minérale dans le vide Parquet (2 x 18 mm) Faux plafond indépendant en plaques de plâtre avec laine minérale dans le vide	> 65 (-2;-7) (> Rw base + 40)	50 (1) (= Ln,w base – 42)
	Poutres Panneaux OSB 18 mm Softboard Parquet (2 x 18mm) Faux plafond indépendant en plaques de plâtre avec laine minérale dans le vide	> 65 (-2; -7) (> Rw base + 40)	54 (0) (= Ln,w base – 38)

(Source : CSTC, CSTC-Revue 2001/01)

Application construction résidentielle

Pour obtenir, dans un immeuble à appartements, les exigences acoustiques en terme de confort de base (voir Dossier | Assurer le confort acoustique du bâtiment > Objectifs), il faut toujours prévoir un plafond antivibratile, de préférence autoportant, avec au moins un double revêtement. Cette solution doit être mise en œuvre avec d’autres mesures acoustiques sur les autres parois (chape flottante, etc.)

Quels points d'attention pour la mise en œuvre d'un plancher porteur léger ?

La qualité acoustique globale dépend de ses éléments les plus faibles. C'est pourquoi il convient d'éviter tous les éléments affaiblissants dans la structure. Autrement dit:

• Les spots encastrables dans les faux plafonds isolants sont autorisés, mais on en limite le nombre. Dans les cas où une isolation acoustique renforcée est souhaitée, il peut être utile de prévoir des boîtiers acoustiques.
• Si aucun remplissage du creux n'est prévu, les ouvertures (spots encastrés, systèmes de ventilation, etc.) affaiblissent davantage la qualité acoustique que dans le cas contraire. Il est donc préférable de choisir une structure avec remplissage des creux.
• Pour les planchers simples, il existe un risque que les joints ne soient colmatés que superficiellement, ce qui permet l'apparition de petites fuites acoustiques à leur niveau. Les doubles revêtements posés en chevauchement assurent toujours un meilleur colmatage des joints.
• Prolonger la composition de plancher choisie au niveau des raccords. L'espace entre l'ouverture et l'élément traversant sera aussi réduit que possible, et toujours pourvu d'un colmatage souple pour éviter la transmission des vibrations.

Aller plus loin

• Dossier | Assurer le confort acoustique des bâtiments > Aller plus loin
• Buildwise
  • CSTC (2001), Isolation acoustique des planchers en bois, Buildwise Magazine 2001/01, printemps 2001
  • Confort acoustique aux bruits de choc des planchers et revêtements de sol en bois
  • Webinar (2020), Isolation acoustique des planchers (bruit d'impact), CSTC (FR)