Brevet FR2700792A1 — publié le 19940729

Elément de construction pour la correction acoustique. L'invention concerne le domaine de la construction et plus précisément celui de la réalisation des éléments longitudinaux de construction destinés notamment à former des éléments de soutien, des plafonds ou encore des cloisons. L'invention concerne ainsi notamment, mais non exclusivement, les pièces réalisées au moins partiellement en bois et destinées à former des éléments porteurs de toiture tels que des poutres et particulièrement des chevrons, des éléments de bardage de murs extérieurs ou intérieurs, des éléments pour former des cloisons intérieures ou extérieures ou encore des éléments de plafonds. Le bois est un matériau très couramment utilisé pour la réalisation de structures porteuses telles que des poutres utilisées pour former des chevrons. Ce matériau présente en effet, de part sa structure ligneuse de bonnes propriétés de résistance mécaniques notamment à la flexion. Ces propriétés en font également un matériau de choix dans la conception des cloisons. Le bois est également un matériau assez largement utilisé pour la réalisation de cloisons isolantes ou de plafonds compte-tenu, en outre, de son rapport qualité prix satisfaisant et de ses bonnes propriétés isolantes. En effet, outre la recherche de propriétés de résistance mécanique, on recherche également pour la réalisation des éléments de construction cités des matériaux présentant des qualités d'isolation thermique et, pour certaines applications, de correction acoustique. Ainsi, on connaît dans l'état de la technique de nombreuses techniques pour la réalisation de toitures isolantes. Certaines de ces techniques font intervenir une disposition classique de chevrons sur des pannes, l'isolation thermique étant réalisé grâce à un plafond solidarisé aux pannes et constitué d'un matériau isolant en plaques.D'autres techniques mettent en oeuvre des panneaux de matériaux isolants disposés non pas sous les pannes mais au-dessus de celles-ci et pouvant accueillir sur leur face interne une tôle et sur leur face externe une autre tôle revêtue d'un matériau d'étanchéité ou d'un autre type de revêtement de toiture tel que des ardoises ou des tuiles. I1 est également connu d'employer des éléments isolants de toiture installés sur des pannes et constituant des panneaux composites formés d'une alternance de couches d'éléments isolants et de tôles, la plus interne de ces tôles pouvant être perforée afin de renforcer l'isolation d'un point de vue acoustique des toitures réalisées avec de tels éléments isolants. Toutefois, si de tels éléments composites peuvent induire une bonne isolation thermique des bâtiments pour la construction desquels ils sont utilisés, il présentent généralement des propriétés acoustiques médiocres, même lorsqu'ils sont équipés de tôles perforées. De plus, ils présentent un coût de revient relativement élevé, notamment compte-tenu du fait qu'ils incluent des éléments métalliques. Par ailleurs, leur aspect est généralement peu esthétique, ce qui, pour certaines applications peut conduire à la nécessité de les dissimuler par un traitement de surface approprié. Quant à la réalisation de cloisons ou de parties de cloisons, il est déjà connu d'employer des éléments présentant une structure composite et constitués de plusieurs couches tels que par exemple des panneaux en bois ou en aggloméré entre lesquels est disposé un matériau isolant, par exemple du polystyrène ou une mousse de polyuréthanne. De telles cloisons présentent également généralement des propnétés acoustiques ne favorisant pas la correction acoustique des pièces qu'elles délimitent. Or, la correction acoustique est un facteur auquel on accorde de plus en plus d'importance dans le domaine de la construction, tant pour isoler un bâtiment du bruit extérieur que pour renforcer les qualités acoustiques régnant à l'intérieur d'un bâtiment. Ainsi, dans le cadre par exemple de la construction d'écoles ou d'hôpitaux ou encore de bureaux en zone urbaine, il est nécessaire de prévoir des moyens permettant de diminuer les nuisances provoquées par le bruit extérieur (rue, trafic routier, trafic ferroviaire...). Pour d'autres types de construction (salles de concerts, gymnases) c'est l'intérieur des bâtiments qui doit présenter une bonne acoustique pour empêcher les phénomènes de résonnance qui peuvent s'y produire. L'objectif de la présente invention est de proposer un élément de construction montrant des qualités de correction acoustique supérieures à celles des éléments de construction disponibles. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel élément présentant concomitamment des propriétés d'isolation thermique importantes et pouvant donc être utilisé pour corriger l'acoustique et isoler thermiquement un bâtiment construit à l'aide de tels éléments. Encore un autre objectif de la présente invention est de proposer un tel élément pouvant être fabriqué selon des techniques classiques et ne nécessitant pas l'intervention d'un outillage spécialisé. Enfin, encore un autre objectif de l'invention est de proposer un tel élément présentant une grande résistance mécanique. Ces différents objectifs ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints grâce à un élément de construction présentant une section transversale essentiellement en forme de parallélogramme caractérisé en ce qu'il est muni d'au moins une cavité intérieure s'étendant essentiellement sur toute la longueur dudit élément de construction, ladite cavité communiquant avec l'extérieur par au moins une ouverture formée dans une des parois dudit élément, ladite ouverture permettant de piéger au moins une partie des ondes sonores frappant ledit élément à l'intérieur de ladite cavité. L'invention concerne donc des éléments de construction à section transversale essentiellement en forme de parallélogramme (le plus souvent carrée ou rectangulaire) pouvant former notamment des poutres, des chevrons, des panneaux destinés à réaliser des cloisons... La présence d'une cavité à l'intérieur de tels éléments combinée à la présence d'au moins une ouverture permettant aux ondes sonores d'entrer et d'être piégées par-réflexion ou absorption à l'intérieur de ladite cavité confère aux éléments de construction selon l'invention des qualités de correction acoustique plus élevées que celles connues pour les matériaux traditionnels.La ou lesdites ouvertures pratiquées dans les éléments de ce type seront conçues de façon à ne pas affaiblir notablement les qualités de résistance mécanique de ceux-ci, particulièrement dans le cas où ces éléments seront utilisés pour former des éléments porteurs, par exemple de toiture, tout en présentant une taille suffisamment importante pour piéger le maximum d'ondes sonores dans ladite cavité. Lors de la réalisation de la construction, ladite ouverture sera dirigé vers la source de bruit, intérieure ou extérieure, dont on cherchera à amoindrir l'intensité. Lorsque l'on souhaitera diminuer le niveau sonore d'une salle résultant de l'activité régnant à l'intérieur de celle-ci, les éléments de construction seront disposés de façon telle que leurs ouvertures soient dirigées vers l'intérieur de cette salle. Au contraire, lorsque l'on recherchera à amortir les bruits provenant de l'extérieur d'un bâtiment, les éléments seront disposés de façon telle que leurs ouvertures soient dirigées vers l'extérieur. Préférentiellement, ledit élément de construction selon l'invention ne présente qu'une seule cavité s'étendant sur toute la longueur de celui-ci, ladite ouverture étant constituée par une unique entaille s'étendant également essentiellement sur toute la longueur dudit élément de façon généralement parallèle à raxe longitudinal de celui-ci. Une telle entaille, dont la longueur correspond environ à la longueur dudit élément et dont la largeur est moindre que celle de ladite cavité présente l'avantage de pouvoir être facilement réalisée. Bien que la cavité intérieure puisse être laissée vide, celle-ci est préférentiellement au moins partiellement remplie avec un matériau présentant des qualités d'isolation phonique. Dans ce cas, les propriétés de correction acoustique de l'élément selon l'invention résultent: - d'une part de la présence à l'intérieur de cet élément d'une cavité formant un volume délimité par plusieurs surfaces ou par une surface courbe permettant de piéger lesdites ondes par réflexion (en renvoyant celles-ci dans plusieurs directions), et, - d'autre part de la présence dans cette cavité d'un matériau diminuant l'intensité des ondes sonores par absorption de celles-ci. Un tel matériau peut par exemple être constitué par un matériau tapissant l'intérieur de la cavité et présentant de multiples surfaces disposées entre elles de façon à présenter une multitude d'angles aigus. Des matériaux présentant des qualités de correction acoustique peuvent également être utilisés pour remplir, complètement ou non ladite cavité. Par ailleurs, ladite cavité est avantageusement au moins partiellement remplie avec un matériau de remplissage présentant des qualités d'isolation thermique. Selon une variante de l'invention, ledit matériau de remplissage présentera à la fois des qualités d'isolation thermique et de correction acoustique et sera choisi dans le groupe constitué par la laine de roche, la laine de verre, la mousse de polyuréthanne et le polystyrène. Par -rapport à l'utilisation de deux matériaux de remplissage, l'un pour améliorer les qualités de correction acoustique de l'élément, l'autre pour augmenter ses qualités d'isolant thermique, l'utilisation d'un seul et même matériau présentant à la fois des qualités d'isolation thermique et de correction acoustique présente en outre l'avantage de simplifier la fabrication des éléments selon l'invention. D'une façon particulièrement intéressante, lesdites parois de l'élément de construction délimitant la cavité intérieure sont au moins partiellement en bois. Un tel matériau présente déjà des qualités de correction acoustique et d'isolation thermique le rendant tout à fait intéressant pour la réalisation de la présente invention. De plus, son rapport qualité/prix et sa grande souplesse d'utilisation permettent de diminuer le coût de celle-ci. Selon une variante de l'invention, lesdites parois sont constitués par un matériau en bois lamellé-collé. Un tel matériau permet d'accroître la résistance et la longueur des structures et peuvent être particulièrement utiles pour la réalisation de structures porteuses. Selon l'invention, un tel élément de construction peut constituer un élément porteur de toiture. Selon une autre variante, il peut constituer un élément de plafond. Selon un aspect de l'invention un tel élément de construction peut former un élément de cloison phonique. Selon encore un autre aspect de l'invention, un tel élément de construction peut aussi constituer un élément de bardage d'un mûr. L'invention ainsi que les différents avantages qu'elle présente seront plus facilement compris en référence à la description d'exemples de réalisation de celleci qui va suivre, en référence aux dessins dans lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation d'un élément de construction selon l'invention; - la figure 2 représente une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation d'un élément de construction selon l'invention; - la figure 3 représente une vue en perspective d'un élément de construction selon l'invention formant un des chevrons d'une toiture; - la figure 4 représente une vue en perspective d'un bardage extérieur d'un mur d'un bâtiment constitué d'éléments de construction selon l'invention. La figure 1 représente une vue en coupe transversale d'un élément de construction creux 1 selon l'invention présentant une forme longitudinale et une section transversale rectangulaire. Cet élément est constitué par l'assemblage de panneaux en bois délimitant une cavité 2 et quatre parois 3,4,5,6. Les panneaux en bois sont solidarisés entre eux par des techniques classiques, par exemple de collage. Ainsi, la réalisation d'un tel élément est simple et peut être effectuée avec l'outillage usuel de l'homme du métier. Selon l'invention, la cavité 2 de l'élément de construction 1 communique avec l'extérieur par une unique ouverture se présentant sous la forme d'une entaille longitudinale 7 formée dans la paroi 3 et s'étendant sur toute la longueur de cet élément. Cette cavité 2 présente des dimensions suffisantes pour permettre de piéger les ondes sonores sans toutefois affaiblir la résistance de l'élément 1. L'élément de construction représenté à la figure 1 peut par exemple être utilisé pour constituer une structurë porteuse, telle qu'un chevron. ll pourra également notamment être utilisé pour former des cloisons, des plafonds... Les dimensions et notamment les épaisseurs des panneaux constituant les parois 3,4,5,6 seront bien évidemment choisies en fonction de l'élément que l'on cherchera à réaliser et également en fonction des forces qu'aura à subir un tel élément. Comme on peut le voir sur la figure 1, les ondes sonores symbolisées par la flèche 8 qui pénètrent dans la cavité 2 par l'ouverture 7 se réfléchissent sur les parois internes de cette cavité et sont ainsi atténuées, par réflexions multiples. Bien sûr, la largeur de l'entaille 7 pourra varier, notamment en fonction de la largeur de l'élément de construction 1 et de la taille de la cavité 2. Par ailleurs, les ondes sonores 8a frappant l'élément 1 à un autre niveau que l'ouverture 7 sont également atténuées par la présence de la cavité 2 qui absorbe une partie de leurs fréquences. On notera qu'une telle structure présente également des propriétés d'isolation thermique dues à la présence même de cette cavité à l'intérieur de celleci, l'air régnant dans cette cavité constituant en lui-même un isolant. L'élément de construction représenté à la figure 1 montre donc à la fois des propriétés de résistance mécanique le rendant apte à être utilisé pour constituer des structures porteuses, des propriétés d'isolation thermique et des propriétés de correction acoustique. I1 constitue donc un élément de construction particulièrement avantageux puisqu'il regroupe des qualités qui jusqu'ici ne pouvaient être obtenues concomitamment qu'avec l'emploi de matériaux composites ou de plusieurs matériaux. L'élément de construction 1 représenté à la figure 2 présente la même structure de base que celui représenté à la figure 1, à savoir : quatre panneaux 3,4,5,6 délimitant une cavité 2 servant à piéger les ondes sonores 8 pénétrant dans cette cavité par une entaille 7 pratiquée sur toute la longueur de l'élément longitudinal 1 au niveau de sa paroi 3. Toutefois, cette cavité 2 est tapissée d'un matériau permettant d'accroître encore les propriétés de correction acoustique de l'élément de construction 1. Ce matériau 9 présente de multiples surfaces 10 formant entre elles une multitude d'angles aigus qui permettent d'amortir très efficacement les sons. Le matériau 9, de par sa structure, permet ainsi à l'élément 1 d'absorber encore plus le bruit. Selon la figure 3, des éléments creux selon la présente invention sont utilisés pour constituer les chevrons 1Q d'une toiture et, à ce titre, sont disposés sur des pannes 12 essentiellement perpendiculairement à celles-ci. Les chevrons la sont installés de façon à aller de panne 12 en panne 12. La distance séparant ces pannes 12 peut être très variable selon le type de construction. Les chevrons la présentent une longueur correspondant sensiblement à celle de la toiture et sont séparés les uns des autres d'une distance pouvant également varier suivant la construction réalisée et pouvant par exemple être, pour une construction classique, de l'ordre de 80cm.Afin de renforcer l'action d'isolation des chevrons représentés à la figure 3, cette distance entre ces chevrons peut être avantageusement occupée par un matériau présentant des qualités de cqrrection acoustique et d'isolation thermique tel que de la laine de verre. Le chevron la représenté en partie à la figure 3 possède une cavité 2 remplie d'un matériau montrant des propriétés de correction acoustique et d'isolation thermique, à savoir de la laine de verre 11. A la place de la laine de verre, on notera qu'il aurait également été possible d'employer d'autres matériaux de remplissage présentant de bonnes qualités de correction acoustique et thermique telle que de la laine de roche, de la mousse de polyuréthanne ou du polystyrène. Les toitures réalisées à l'aide de tels chevrons, entre lesquels il est possible de placer un matériau isolant comme mentionné ci-dessus, permettent d'isoler phoniquement et thermiquement les bâtiments qu'elles couvrent. Les éléments longitudinaux formant les chevrons la sont par ailleurs faciles à fabriquer et présentent un coût de revient inférieur au coût moyen des matériaux composites classiquement utilisés pour de telles applications. Les éléments de constructions 1 selon l'invention peuvent être également employés pour constituer des cloisons, des plafonds ou encore des bardages de murs. Ainsi, selon la figure 4 un bardage 13 d'un mur extérieur est constitué par une pluralité d'éléments 1 présentant chacun une entaille 7 constituant autant d'ouvertures vers les cavités dont sont munis chacun de ces éléments 1 de bardage. La liaison du bardage au mur équipé de tels éléments pourra être effectué selon les méthodes classiques connues de l'homme du métier. Les cavités de ces éléments sont, selon l'invention, remplies de laine de roche présentant un haut pouvoir isolant à la fois thermique et phonique. Ce bardage 13 est destiné à être installé contre un mur extérieur d'un bâtiment de façon à isoler celui-ci du bruit extérieur. A cette fin, les ouvertures 7 des éléments 1 pourront être tournées vers l'extérieur du bâtiment. De cette manière, la perception, à l'intérieur même du bâtiment, des bruits provenant de l'extérieur du bâtiment sera fortement diminuée. Le bâtiment sera par ailleurs également bien isolé thermiquement. On notera que si l'on désire diminuer la diffusion des sons venant de l'intérieur d'un tel bâtiment vers l'extérieur de celui-ci (par exemple dans le cas de discothèques), les éléments de bardage pourront être disposés de façon à ce que les ouvertures 7 soient dirigées non pas vers l'extérieur, mais vers l'intérieur du bâtiment. Selon un mode d'assemblage analogue à celui utilisé pour former le bardage représenté à la figure 4, les éléments de construction selon la présente invention peuvent aussi être utilisés pour la réalisation de plafonds phoniques. Quelle que soit la fonction remplie par les éléments 1 de construction selon l'invention, ceux-ci pourront faire, en cas de besoin, l'objet d'un traitement de surface (peinture, antifongique ...) destiné à améliorer si nécessaire leur aspect esthétique. Les différents modes de réalisation décrits dans les présents exemples n'ont pas pour but de réduire la portée de l'invention. Ainsi, il est possible d'apporter certaines modifications aux éléments de construction décrits sans sortir du cadre de celle-ci. En particulier, les éléments de construction selon l'invention pourront présenter une section transversale non pas rectangulaire, mais carrée ou d'une manière générale, essentiellement en forme de parallélogramme. De même, ces éléments pourront présenter plus d'une cavité s'étendant essentiellement sur toute la longueur de l'élément et, par exemple, deux cavités parallèles munies chacune d'au moins une ouverture vers l'extérieur. L'ouverture pratiquée pour faire communiquer la cavité avec l'extérieur pourra également se présenter sous une forme différente qu'une entaille et notamment sous la forme d'une fente en zigzag. On pourra également envisager de munir l'élément de construction non pas d'une unique ouverture mais d'une pluralité d'ouvertures, pouvant par exemple être circulaires. Enfin, la cavité formée à l'intérieur de l'élément longitudinal pourra présenter une forme différente de celle représentée dans les exemples. REVENDICATIONS 1. Elément de construction (1) présentant une section transversale essentiellement en forme de parallélogramme caractérisé en ce qu'il est muni d'au moins une cavité (2) intérieure délimitant quatre parois (3,4,5,6) et s'étendant essentiellement sur toute la longueur dudit élément de construction (1), ladite cavité (2) communiquant avec l'extérieur par au moins une ouverture formée dans l'une (3) desdites parois, ladite ouverture permettant de piéger au moins une partie des ondes sonores frappant ledit élément (1) à l'intérieur de ladite cavité (2). 2. Elément de construction (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il ne comprend qu'une seule cavité (2) s'étendant essentiellement sur toute la longueur dudit élément (1), ladite ouverture étant constituée par une unique entaille (7) s'étendant également essentiellement sur toute la longueur dudit élément (1) de façon généralement parallèle à l'axe longitudinal de celui-ci. 3. Elément de construction (1) selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que ladite cavité (2) est au moins partiellement remplie avec un matériau (9, 11) présentant des qualités de correction acoustique. 4. Elément de construction (1) selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit matériau est constitué par un matériau (9) tapissant l'intérieur de ladite cavité (2) et présentant de multiples surfaces (10) disposées entre elles de façon à former une multitude d'angles aigus. 5. Elément de construction (1) selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ladite cavité (2) est au moins partiellement remplie avec un matériau de remplissage (11) présentant des qualités d'isolation thermique. 6. Elément de construction (1) selon l'une des revendications 3 ou 5 caractérisé en ce que ledit matériau de remplissage (11) est choisi dans le groupe constitué par la laine de roche, la laine de verre, la mousse de polyuréthanne et le polystyrène. 7. Elément de construction (1) selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que lesdites parois (3,4,5,6) sont au moins partiellement en bois. 8. Elément de construction (1) selon la revendication 7 caractérisé en ce que les dites parois (3,4,5,6) sont constitués par un matériau en bois lamellé-collé. 9. Elément de construction (1) selon fune des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il constitue un élément porteur de toiture. 10. Elément de construction (1) selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il constitue un élément de plafond. 11. Elément de construction (1) selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il constitue un élément de cloison phonique. 12. Elément de construction (1) selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il constitue un élément de bardage (13) d'un mur.