22 Sep 2022

Développement et optimisation d’un plancher composite bois-béton avec du hêtre

Projet WHFF 2017.08

Direction du projet : Prof. Dr. Christoph Geyer

 

L’essentiel en bref

  • Les paramètres nécessaires à la planification, à savoir la protection thermique estivale, l’acoustique des pièces et l’isolation acoustique, ont été déterminés pour les planchers en bois-beton (HBV) en hêtre.
  • La capacité thermique dynamique a été déterminée à des fins de comparaison pour les planchers en bois-beton (HBV) en hêtre ainsi que pour un plafond en béton massif et un plafond en béton massif avec éléments acoustiques.
  • Des mesures d’optimisation pour des propriétés améliorées ont été étudiées et leur influence sur les paramètres d’entrée a été mesurée.
  • Les principaux paramètres physiques de construction du plafond mixte bois-béton avec hêtre ont été déterminés et optimisés.

 

Description du projet

Afin d’exploiter judicieusement la part croissante de feuillus, notamment de hêtre, dans les forêts suisses, l’utilisation du hêtre dans de nouveaux segments de marché est étudiée et développée depuis des années. L’utilisation du bois de hêtre comme bois de construction permet d’exploiter pleinement son potentiel écologique (notamment sa propriété de stockage du CO2). Afin de simplifier l’utilisation de planchers mixtes hêtre-béton dans les futurs bâtiments, les propriétés physiques du système de plancher ont été déterminées et l’absorption acoustique de la face inférieure du plancher, entre autres, a été optimisée. Les paramètres d’entrée pour la planification de la protection thermique estivale, de l’isolation acoustique et de l’acoustique des pièces sont ainsi disponibles.

La capacité thermique dynamique a été calculée comme premier paramètre physique de construction du plafond composite bois-béton avec hêtre. Afin de comparer les performances de ce système de plafond avec d’autres, la capacité thermique dynamique de deux autres systèmes de plafond a également été déterminée – un plafond en béton massif et un plafond en béton massif avec des éléments acoustiques. Les paramètres acoustiques ont été déterminés par des mesures sur des bancs d’essai, sur des prototypes du plafond composite bois-béton avec hêtre. Les paramètres acoustiques de construction de la dalle de plancher ont été mesurés par passage direct sur le banc d’essai de plafond du Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (EMPA) à Dübendorf. Le projet de recherche a permis de déterminer et d’optimiser les principaux paramètres physiques de construction du plafond composite bois-béton avec hêtre. En outre, il a été étudié comment différents profilages de la face inférieure du plafond influencent la capacité thermique dynamique ainsi que l’isolation acoustique du système de plafond.

 

Conclusions

La face inférieure du plafond composite bois-béton influence la capacité d’accumulation de chaleur d’une pièce. Les capacités thermiques dynamiques des différents profilés de la face inférieure du plafond mixte bois-béton montrent que le profilage a permis d’augmenter la capacité thermique dynamique de la face inférieure du plafond jusqu’à 72kJ/(m2K).

Afin d’améliorer les propriétés acoustiques de la sous-face du plafond, des évidements ont été réalisés sur la sous-face du plafond, qui sont remplis de matériaux absorbant le son. Les capacités thermiques dynamiques des différents profilés avec matériau absorbant acoustique du plafond mixte bois-béton avec hêtre ont été analysées. Les résultats ont montré que ces variantes permettaient d’augmenter jusqu’à 51% la capacité thermique dynamique de la face inférieure du plafond avec absorption acoustique.

Deux sous-faces de plafond ont été analysées pour les degrés d’absorption acoustique :

1) Sous-face de plafond avec profilage linéaire

2) Dessous de plafond avec profilé linéaire et évidements, rempli de matériau absorbant le son.

Les résultats montrent que le degré d’absorption acoustique de la sous-face du plafond avec profilage est relativement faible. Cependant, en plaçant le matériau absorbant sur un quart de la surface de la face inférieure du plafond, le degré d’absorption acoustique a pu être considérablement augmenté dans presque toutes les fréquences.

Afin de vérifier l’isolation contre les bruits aériens et les bruits d’impact du plafond, un prototype de plafond composite bois-béton avec du hêtre a été construit et contrôlé par des mesures. Si l’on compare les valeurs obtenues pour l’isolation acoustique d’une pièce à l’autre avec les valeurs exigées par la norme SIA 181, on constate que les valeurs mesurées sont inférieures aux valeurs exigées pour les bâtiments collectifs, avec une réserve suffisante.

 

Le projet a été soutenu par l’Encouragement de la recherche sur les forêts et le bois en Suisse (WHFF-CH) de l’Office fédéral de l’environnement (OFEV).

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