Défis acoustiques avec la construction de murs à ossature de bois

Les structures de construction à ossature de bois offrent aux promoteurs et aux constructeurs une alternative de conception légère, rentable et relativement simple aux structures traditionnelles en béton coulé ou à ossature d’acier. Bien que les structures à ossature de bois soient loin d’être nouvelles, leur utilisation dans les nouvelles constructions à plusieurs étages présente des défis acoustiques particuliers qui méritent un examen attentif dans la conception.

La performance d’isolation acoustique des cloisons de désembuage dans les bâtiments est généralement évaluée à l’aide d’une cote connue sous le nom de classe de transmission du son (STC), qui tient compte de la quantité de bruit qui sera réduite à une gamme de fréquences sur son chemin vers l’autre côté du mur. Plus la cote STC est élevée, plus l’isolation du mur aux bruits aériens est élevée.

Dans la construction à ossature de bois, les murs intérieurs à colombages font généralement partie de la structure porteuse; par conséquent, des panneaux de contreplaqué ou de cisaillement OSB sont souvent utilisés à l’intérieur des murs à colombages afin de fournir une rigidité structurelle au bâtiment pour résister aux charges du vent. Les murs à double poteau sont couramment utilisés, ce qui, dans certaines configurations, nécessite un panneau de cisaillement sur chaque jeu de poteaux, que les constructeurs préfèrent localiser à l’intérieur des ensembles de poteaux. La figure ci-dessous montre trois configurations possibles ; la section de mur à gauche (a), indique un mur à double poteau sans panneau de cisaillement et une grande cavité (espace d’air), le mur central (b), a un panneau de cisaillement avec deux cavités distinctes de tailles différentes (toutes deux remplies d’isolant), et le mur de droite (c), a deux panneaux de cisaillement, formant un système avec trois cavités, L’un d’entre eux est assez petit et n’est généralement pas isolé.

Mécanismes de transmission du son entre les couches de l’ensemble

Il existe deux mécanismes principaux par lesquels le son peut se transmettre à travers l’ensemble de l’assemblage: le premier est un couplage solide entre des éléments qui sont reliés de manière rigide, et le second est un couplage aéroporté dû à la résonance du panneau et de la cavité.

• Dans le système à cavité unique (a), il n’y a pas de connexions solides entre les ensembles de goujons, de sorte que le mécanisme de couplage aéroporté est dominant. La grande profondeur de cavité offre de bonnes performances d’isolation acoustique et des cotes STC relativement élevées; pour une couche de cloisons sèches de type « X » et des poteaux de bois de 89 mm dans chaque sous-ensemble, le Code national du bâtiment (CNB) fournit une cote de CTS-57 pour cet ensemble.
• Dans le système à double cavité (b), la couche de revêtement est couplée de manière rigide à la couche de cloison sèche d’un côté via le poteau de bois, et le couplage aérien se produit entre la couche de revêtement et la couche opposée de cloison sèche. Il en résulte une diminution de la cote STC du mur; le NBC suggère une dégradation en 3 points (environ STC-54) dans cette configuration.
• Dans le système à triple cavité (c), chaque panneau de cisaillement est solidement couplé à une couche de cloison sèche, et le couplage aérien se produit à travers le petit espace entre les panneaux de cisaillement. La faible profondeur de cet écart augmente la fréquence de résonance du couplage (souvent dans la gamme de fréquences que la cote STC prend en compte), ce qui peut gravement dégrader la cote STC de la paroi. Aucune donnée pour cette configuration n’est publiée dans les tableaux NBC, mais il note que cette configuration peut « réduire considérablement la valeur STC ».

Comparaison des résultats sur le terrain et des efforts d’atténuation

HGC Bruit Vibrations Acoustique a effectué des essais sur le terrain pour mesurer la classe de transmission apparente du son (ASTC) d’un système à trois cavités sur les chantiers de construction où le système à triple cavité a été utilisé, bien qu’il ne soit pas indiqué dans les documents de conception. Dans un cas, le potentiel de réduction du rendement a été identifié tôt dans la conception, une maquette a été construite pour permettre les essais. Les tests de cette configuration ont montré des performances réduites dans les gammes de basses fréquences, comme prévu, et ont permis d’obtenir un résultat de test moyen d’ASTC-49, un point en dessous de la cible. Au cours des différents sites, les résultats individuels ont varié au-dessus et au-dessous de cela.

L’effet de la fixation des cloisons sèches aux poteaux avec des canaux résilients a été exploré, afin de réduire le degré de couplage solide entre ces éléments. Lors des essais sur le terrain avec les cloisons sèches des deux côtés fixées avec des canaux résilients, une augmentation moyenne de quatre points de la cote STC a été observée (ASTC-53) et une marge raisonnable a été atteinte de la cote STC cible de 50.

La figure ci-dessous présente les résultats de l’essai de perte de transmission apparente pour le système à 3 cavités, avec et sans canaux résilients. L’augmentation des performances dans les bandes de fréquences inférieures est facilement observable.

Une approche distincte qui a été testée sur le site de la maquette était l’effet de l’utilisation de poteaux en bois plus profonds (140 mm), avec une isolation de 125 mm d’épaisseur dans les deux ensembles de poteaux, et aucun canal résilient. Lors des essais, cette paroi unique a atteint une performance d’environ ASTC-48, ne révélant aucune augmentation de performance par rapport à l’essai de poteau de 89 mm. Cependant, ces murs ont été spécifiés pour inclure une couche supplémentaire de cloison sèche des deux côtés des ensembles de poteaux, ce qui devrait permettre d’augmenter la cote STC du mur à un rendement global supérieur à ASTC-50. Aucun test de suivi n’était disponible pour ce mur.

En conclusion, il est important que les conceptions de murs de désembuage dans la construction à ossature de bois évitent les petites cavités non isolées et que les configurations des couches d’un assemblage à ossature de bois à plusieurs feuilles concentrent les couches sur l’extérieur plutôt que vers l’intérieur. Dans les cas où cela est inévitable, l’installation des couches extérieures sur un système résilient peut améliorer les performances et peut être en mesure d’éviter les résultats autrement considérablement réduits.