Acoustique d'un plancher porteur massif

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 dalles massives sont constituées d'une certaine masse, généralement du béton, mais il peut aussi s'agir de matériaux céramiques ou de bois.

Elles sont utilisées d'une part pour assurer l'isolation aux bruits aériens entre plusieurs locaux, et d'autre part, grâce à leur masse importante, elles assurent une certaine isolation aux bruits de chocs entre pièces adjacentes. Si la performance acoustique obtenue est élevée pour les bruits aériens, elle l'est moins pour les bruits de chocs. Elle peut être améliorée en dissociant le plancher de la finition, avec une chape flottante par exemple.

Les structures massives créent une charge importante pour la structure, ce qui n'est pas toujours possible en cas de transformations/rénovations. Pour les constructions neuves, le problème ne se pose généralement pas. Les structures massives ne se prêtent pas aux solutions flexibles.

Quels sont les différents types de planchers porteurs massifs ?

On peut les distinguer selon leur matériau :

• planchers en béton ;
• planchers composites ;
• planchers en bois massif.

Cette page aborde ces différents types ainsi que leur influence sur l'isolation aux bruits aériens et de chocs, ainsi que sur l'absorption sonore.

Plancher en béton

• Dalles plates

  Ce plancher « classique » est soit coulé sur place dans un coffrage, soit préfabriqué. On crée alors une armature uni- ou bidirectionnelle.

  • L' isolation aux bruits aériens d'une dalle massive plate est définie par la loi de masse.
  • L' isolation aux bruits de chocsd'une dalle massive plate est définie par la formule indiquée dans les principes théoriques et les valeurs pratiques.

• Prédalles

  Une prédalle est un élément préfabriqué composé d'une fine enveloppe de béton renfermant l'armature inférieure. L'armature supérieure est posée sur place, avant le coulage.

  © Isodal © Isodal
  • En ce qui concerne l' isolation aux bruits aériens et de chocs, les prédalles peuvent être considérées comme des dalles de sol plates, compte tenu de la masse totale de l'élément préfabriqué et de la chape de béton.

• Hourdis

  Les hourdis précontraints sont des éléments préfabriqués en béton caractérisés par des alvéoles parcourant la masse en continu. Ils incluent une armature précontrainte longitudinale. L'éventuelle armature supérieure est posée sur place, avant le coulage.

  © Bruxelles Environnement
  • En ce qui concerne l' isolation aux bruits aériens et de chocs, les hourdis peuvent être considérés comme des dalles de sol plates si le volume des cavités n'excède pas 15% du volume total (cf. norme ISO 12354-1). Si c'est le cas, il faut tenir compte de la masse totale du hourdi et de la chape de compression.
  • Pour une masse donnée, les hourdis sont plus rigides que les dalles plates ; leur fréquence critique est donc un peu moins élevée, ce qui peut contribuer à améliorer légèrement l'isolation acoustique. Toutefois, la forme et la position des hourdis peuvent également avoir une influence négative; dans la pratique, on considère donc qu'ils permettent d'obtenir la même isolation acoustique qu'une dalle plate de même masse surfacique (kg/m²).

• Éléments de plancher TT / Dalles nervurées

  Ces dalles sont constituées d'éléments précontraints en forme de double T avec tablier fin. Une chape de compression peut éventuellement être coulée sur ces éléments.

  • Pour les éléments TT, il est erroné de déterminer l'isolation aux bruits aériens et de chocs en considérant la masse surfacique moyenne (kg/m²). Les nervures ont certes une masse importante, mais elle n'est que locale et on ne peut donc pas l'inclure dans la masse surfacique pour calculer l'isolation aux bruits aériens et de chocs.
  • Les nervures permettent en revanche de rigidifier la structure, améliorant ainsi légèrement l'isolation acoustique par rapport à une dalle plate de masse identique à celle du tablier de l'élément TT. Cette amélioration dépend de l'intervalle et de la hauteur des nervures, ainsi que de l'épaisseur du tablier, et ne dépasse pas 3 à 5 dB au maximum.
  • Les nervures permettent une certaine diffusion dans le plafond, ce qui améliore l'acoustique de la pièce concernée. Mais en règle générale, la présence des nervures ne rend pas une absorption supplémentaire dans le plafond superflue.

• Dalles gaufrées

  Un plancher nervuré coulé sur place et nervuré dans les deux sens pour former un gaufrage.

  © Bruxelles Environnement
  • Pour les dalles gaufrées également, il est erroné de déterminer l'isolation aux bruits aériens et de chocs à l'aide de la masse surfacique moyenne (kg/m²). Les nervures ont certes une masse importante, mais elle n'est que locale et l'on ne peut donc pas l'inclure dans la masse surfacique pour calculer l'isolation aux bruits acoustiques et de contact.
  • Comme pour les éléments TT, les nervures permettent en revanche de rigidifier la structure, améliorant ainsi légèrement l'isolation acoustique par rapport à une dalle plate de masse identique à celle du tablier des dalles gaufrées. Cette amélioration dépend de l'intervalle et de la hauteur des nervures, ainsi que de l'épaisseur du tablier, et ne dépasse pas 3 à 5 dB au maximum.
    L'amélioration apportée par ce type de sol est plus importante qu'avec un sol en éléments TT dans la mesure où les nervures le rigidifient dans les deux sens.
  • Les nervures permettent une certaine diffusion dans le plafond, ce qui améliore l'acoustique de la pièce concernée. Mais en règle générale, la présence des nervures ne rend pas une absorption supplémentaire dans le plafond superflue.

• Dalles creuses

  Il est possible d'inclure des éléments creux ultralégers dans la plupart des types ci-dessus (par exemple des blocs de polystyrène, des balles de plastique) qu'il est toujours possible d'ajouter à une dalle inférieure préfabriquée ou in situ.

   Plancher Airdeck®

  © Airdeck

   Prédalle à éléments ultralégers

  © Bruxelles Environnement
  • En ce qui concerne l'isolation aux bruits aériens et de chocs, les dalles creuses peuvent être considérés comme des dalles de sol plates si le volume des cavités n'excède pas 15% du volume total (cf. norme ISO 12354-1). Si c'est le cas, il faut tenir compte de la masse totale de la dalle.
  • L'économie de poids obtenue est généralement plus importante (ordre de grandeur de 35 à 50%). Dans ce cas, l'isolation aux bruits aériens et de chocs peut soit diminuer suite à des défauts locaux, soit s'améliorer grâce à la structure plus rigide. L'effet de l'économie de poids dépend donc pour beaucoup de la configuration et du phénomène prédominant. Dans la pratique, on peut considérer de manière générale que l'isolation acoustique obtenue est identique à celle d'une dalle plate de même masse surfacique (kg/m²).

Sols composites

• Dalles mixtes acier-béton

  Les dalles d'acier profilées (en queue d'aronde, palées ou nervurées) sont fixées sur une structure de poutres (de bois, d'acier, de béton, etc.). On coule ensuite une chape de béton pour laquelle la dalle d'acier sert également d'armature inférieure. Si nécessaire, une armature supérieure supplémentaire est posée avant coulage.

  © Bruxelles Environnement

  © Bruxelles Environnement
  • En ce qui concerne l' isolation aux bruits aériens et de chocs, on peut considérer les hourdis comme des dalles plates.
  • La présence de la plaque d'acier profilée crée une certaine diffusion dans le plafond qui bénéficie à l'acoustique du local. Dans la plupart des cas, cette diffusion ne suffit pas: une absorption supplémentaire reste nécessaire.

• Poutrains et claveaux

  Un plancher en poutrains et claveaux est appelé plancher composite. Il se compose de poutres de béton (en T) précontraint avec éléments de remplissage (béton, brique, polystyrène ou bois) et complété par une armature. Une chape de compression de béton est coulée sur place.

  Source : FEBE, Rector © Bruxelles Environnement
  • L' isolation aux bruits aériens et de chocs de ce système dépend de la conception et des matériaux choisis. Les structures localement plus minces peuvent réduire l'isolation acoustique, mais la plus grande rigidité de la structure peut également l'améliorer. Le choix des matériaux de remplissage intervient également, sachant que chaque matériau a sa propre fréquence critique.
  • Dans la pratique, on peut dire que l'isolation aux bruits aériens et de chocs de ce système est un peu moins performante que les dalles plates de masse surfacique identique. La différence dépend de la configuration et du choix des matériaux ; elle peut atteindre 4 dB environ.

Plancher en bois massif

• Planchers en CLT (Cross Laminated Timber)

  Le CLT est un produit de construction bois constitué de panneaux de bois monocouche. Les panneaux sont collés les uns sur les autres, en croix, sur plusieurs épaisseurs, pour obtenir des panneaux épais. Ceux-ci forment ainsi une seule dalle massive.

  • L' isolation aux bruits aériens de ces planchers de bois massif répond à la loi de masse, en tenant compte de la fréquence critique spécifique du bois. Toutefois, étant donné la masse surfacique peu importante du bois (600 à 800 kg/m² environ), cette composition ne permet d'obtenir qu'une isolation acoustique modérée, qui est insuffisante dans la plupart des cas.
  • Les formules permettant de définir l'isolation aux bruits de chocs d'un plancher massif peuvent être appliquées comme valeur indicative pour l'isolation aux bruits de chocs de ces planchers en bois massif. Cependant, en théorie, cette formule n'est valable que pour les dalles en béton, et on l'utilise donc avec prudence. Il est préférable de demander un rapport de test de l'isolation aux bruits de chocs auprès du fabricant.
  • La structure de bois peut contribuer à l'acoustique du local. Cette influence reste toutefois relativement limitée si l'épaisseur de la plaque de bois augmente. Dans la plupart des cas, la présence de ces panneaux de bois ne rend cependant pas une absorption supplémentaire dans le plafond superflue. Dans la plupart des cas, la structure bois n'est pas suffisamment absorbante.

Comment fonctionne un plancher porteur massif au niveau acoustique ?

Bruits aériens

Suivant la loi de masse, plus un plancher est lourd, meilleure est l'isolation aux bruits aériens.

Bruits de contact

Pour les planchers homogènes massifs, on peut calculer le niveau de pression pondéré du bruit de choc normalisé (L_n,w) du plancher en utilisant la formule suivante, en fonction de la masse surfacique :

L_n,w = 164 - 35.log(m") [dB]

Il s'agit de l'isolation aux bruits de chocs que l'on obtient grâce au plancher porteur proprement dit (sans structure de plancher supplémentaire ni corrections pour la transmission latérale). Les voies latérales jouent en effet également un rôle dans l'isolation aux bruits de chocs, il faut donc en tenir compte pour l'isolation acoustique entre deux locaux.  

Plus le niveau du bruit de choc est bas, meilleure est l'isolation.

Quelles valeurs viser en pratique pour un plancher porteur massif ?

Le tableau suivant fournit :

• le niveau de pression pondéré du bruit de choc normalisé L_n,w ;
• l'indice d'affaiblissement acoustique pondéré pour les bruits aériens R_w ;
• l’indice d'affaiblissement apparent pondéré R’w (issu de la norme allemande DIN 4109) ;
• C et C_tr étant des termes d'adaptation.

Si des couches d'égalisation ou des chapes recouvrent le plancher porteur, sans couche intermédiaire (isolation aux bruits de chocs ou isolation thermique), la masse de ces couches peut être incluse dans le calcul de l'isolation aux bruits aériens et de choc (voir Solution | Acoustique d’une chape non flottante).

Valeurs théoriques d'isolation aux bruits aériens et de chocs pour un plancher porteur massif en fonction de sa masse surfacique

Quels points d'attention lors de la mise en œuvre d'un plancher porteur massif ?

Compte tenu de la simplicité des dalles porteuses massives, l'étanchéité à l'air constitue l'unique point d'attention spécifique. Elle est toutefois toujours garantie par d'autres éléments.

En cas de percement, on choisit un diamètre adéquat pour que l'ouverture reste minimale. L'ouverture autour de la canalisation ou de la conduite est colmatée à l'aide de laine de roche ou de laine minérale avec finition étanche à l'air.

Comment améliorer un plancher porteur massif ?

Si l'on est limité par la masse admise sur la structure porteuse, les possibilités d'isolation acoustique par des sols porteurs massifs est parfois limitée.

Dans ce cas, l' isolation acoustiqued'un plancher massif aux bruits aériens peut être améliorée :

• en dédoublant la même masse massive pour en faire un système double

  Voir Solution | Acoustique d’un plancher porteur dédoublé

• en posant un faux plafond isolant acoustique

  Voir Dispositif | Acoustique d’un faux plafond

• en choisissant le reste de la structure du plancher en conséquence:

  • exemple : chape flottante avec système antivibratile

    Voir solutions | Acoustique d’une chape flottante , Acoustique d’une chape flottante légère et sèche, Matériaux et systèmes d'isolation pour les bruits de chocs

  • exemple : plancher surélevé/creux

    Voir solution Acoustique d’un plancher surélevé

Dans ce cas, l’isolation aux bruits de chocs d'un plancher massif peut être améliorée :

• en dédoublant la même masse massive en système double

  Voir solution | Acoustique d’un plancher porteur dédoublé

• en choisissant le reste de la structure du plancher en conséquence :

  • exemple : chape flottante avec système antivibratile

    Voir Solutions | Acoustique d’une chape flottante et Matériaux et systèmes d'isolation pour les bruits de chocs

  • exemple : chape flottante légère/sèche

    Voir Solution | Acoustique d’une chape flottante légère et sèche

  • exemple : plancher surélevé/creux

    Voir Solution | Acoustique d’un plancher surélevé

• en choisissant une finition souple ou en incluant une couche souple

  Voir Solution | Finition de sol à pose souple et acoustique

Aller plus loin

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  • Isoler les planchers massifs contre les bruits de choc