De l’intérêt des poutres en I

Dans ce billet nous allons comparer deux solution constructives de dalle plancher bois. L’une avec des poutres massives, l’autre avec des poutres en I. Qui sera le grand vainqueur … ?

Objet de la comparaison

Nous allons donc avoir le match :

Pour que la compétition soit « fair play » nous allons utiliser les mêmes épaisseurs de dalle et le même isolant entre poutres.

Dalle avec poutres massives :

Description

Voici une coupe de notre dalle.

La section des poutres est de 300mm x 70mm.

Les caissons sont replis de ouate de cellulose et le complexe qui accueille le carrelage est composé de :

Calcul de la résistance thermique

Dalle avec poutres en I :

Description

Voici une coupe de notre dalle.

On note que l’entraxe est plus faible, cela est lié à la solution des poutres en I.

Les caissons sont replis de ouate de cellulose et le complexe qui accueille le carrelage est identique au précédent:

Calcul de la résistance thermique

On note dès à présent que la solution poutre en I est bien plus performante pour la conductivité thermique.

Ceci est dû à la différence de lambda entre le bois, de l’ordre de 0.13 W/m²K, et de la ouate de cellulose, de l’ordre de 0.04 W/m²K, et du ratio de surface de bois massif versus poutre en I :

C’est tout l’intérêt des poutres en I : moins de bois pour une résistance proche.

Ponts thermiques :

Merci à Clément Marcel auteur de Conducteö

On utilise ici l’excellent logiciel de Clément Marcel nommé conducteö. disponible sur source forge

Il est gratuit et opensource. Nous pouvons ici remercier chaleureusement l’auteur car ce logiciel vient aussi avec une documentation qui est une base très importante si l’on veut comprendre les calculs thermiques.

Le logiciel est en outre validé selon les normes applicables.

J’ai fait ces même calculs avec Flixo Energy (cf comparatif flixo/conductéö) et je peux conclure que les deux donnent des valeurs comparables. Les écarts étant imputables aux type d’éléments finis utilisés (quad dans le cas conducteö et triangles dans le cas flixo)

Bref ! un grand merci à notre système universitaire français et aux talents de ces enseignants qui mettent à disposition ce genre de ressources.

Modélisation des ponts thermiques :

Dimensions 

On se base sur la convention du passif qui impose des calculs de pont thermiques linéiques en dimensions extérieures.

Températures

Pour tous les calculs, afin de garder les comparaisons possibles on utilise systématiquement comme conditions limites :
            Température intérieure 18°C
            Température extérieure 0°C

Résistance de surface intérieure et extérieure :

Calcul du pont thermique :

Pour connaître l’influence d’un pont thermique il faut faire une modélisation avec et sans pont thermique et soustraire les résultats de calcul.

Ainsi pour nos poutres massives on va s’intéresser à une poutre et faire un premier calcul puis l’enlever de la modélisation et faire un deuxième calcul.

On a donc avec le pont thermique:

et sans :

Évidemment on réalise la même chose avec nos poutres en I

Avec :

et sans :

Résultats :

On constate un flux thermique beaucoup plus important mais il faut normaliser les résultats car la longueur de l’élément de dalle modélisée n’est pas la même dans les deux cas : 1200 mm dans le cas du I et 1640 mm dans le cas massif

On note donc une différence de l’ordre de 14 % en perte de chaleur en faveur de la solution de poutre en I. Ce qui est beaucoup …

Solution	Flux thermiques bruts (W/mK)	Longueur modélisée (m)	Pour 1m (W/m)	Comparaison flux (%)	Lambda W/mK	Comparaison lambda (%)
Poutres en I	2,852	1,200	2,278	100	0,120	100
Poutres massives	4,444	1,640	2,710	87	0,139	86

La valeur du pont thermique pour une poutre :

Le standard passif permet de négliger les pont thermique inférieur à 0.01W/mK nos poutres en I sont donc plus simple dans le cadre de la certification.

Une conséquence logique est que concernant les lignes d’isothermes, la perturbation thermique lié à la poutre est bien plus faible dans le cas de la poutre en I.

Vérification :

Nous pouvons aussi vérifier la conductivité thermique équivalente de ces tronçons et les comparer aux valeurs données par notre calcul géométrique initial simple.

On obtient :

Bonne nouvelle on retrouve bien les valeurs. Ainsi nous pouvons utiliser cette nouvelle valeur de U pour nos calculs.

En conclusion :

En synthèse :

La poutre en I est meilleure :

Qui pourrait changer ce classement ? et pourquoi pas une dalle béton sur radier ? Je crois qu’il y a un article à ce sujet … à suivre …