Développement technique et technologique des entreprises de la filière - UFME

Développement technique et
technologique des entreprises de la
 filière

Sommaire
 Présentation de Bois HD

 Domaines d’expertises

 Exemples d’application

1
 Simulation acoustique

Présentation de Bois HD

1 Présentation de BOIS HD

Plateforme Régionale d’Innovation

Notre mission : Appui technique des entreprises régionales dans leur projet
de recherche, d’innovation et de développement

Nos partenaires :

Membres du réseau RDI : Réseau de Développement de l’Innovation

1 Présentation de BOIS HD

Crédit Impôt Recherche : Prestations valorisées à 200% (Bois HD est associé à
un établissement d’enseignement supérieur)

Notre secteur d’activités :
 • Menuiseries industrielles (PVC, Alu, Bois, mixte)
 • Entreprises de la construction
 • Fabricants d’éléments de construction
 (escalier, charpente, revêtements extérieur…)

Notre expertise

2 Les possibilités Bois HD
JE SOUHAITE
• développer un nouveau produit
• évaluer les performances de mon produit et le rendre plus performant
• tester des nouveaux produits
• modéliser mon produit ou mon système constructif et simuler des comportements
• former mes collaborateurs
• développer une application informatique ou un logiciel spécifique à mon activité
• réaliser le prototype d’un nouveau produit et le tester

 SIMULATION NUMERIQUE ESSAIS ET TESTS
 CONSEIL FORMATION
 Modélisation des produits et Tests mécaniques, Actualisation des
 Compréhension du simulation en fonction des thermiques et connaissances.
 besoin paramètres modulables. d’endurance, qualité de
 l’air (COV), étanchéité, Développement de
 Rédaction du cahier Validation des hypothèses et nouvelles compétences.
 des charges aide au choix vieillissement.

 CONCEPTION DE PROJET PROTOTYPAGE CARACTERISATION
 ET ACCOMPAGNEMENT Réalisation du produit En relation avec un
 Ingénierie de projet (imprimante 3D, référentiel, des normes.
 Mise en place des outils maquette ou taille
 de gestion de projet. réelle).

 Des prestations à la carte.
 Une garantie de confidentialité.

2 Nos Domaines d’expertises

 • Menuiseries : Conception de gammes
 Analyse de déformations
 Certification de menuiseries (AEV, Endurance)

 • Bâtiment : Assemblages
 Calcul de structures
 Prototypage

 • Matériaux : Caractérisations des matériaux
 Spécificité du matériau bois

 • Acoustique : …

Exemple d’application

4 Exemple d’application

Caractérisations des matériaux

 Essai mécanique Essai de vieillissement
 Test de finition

4 Exemple d’application

Caractérisations des matériaux

 Mesure du dégagement Test résistance fongique
 de COV
 Reconnaissance
 d’essence

4 Exemple d’application

Menuiserie : Essai d’endurance, Banc AEV

 • Robot d’endurance • Banc AEV (Larg. max 5m, haut. max 2,80m)

 Type d’essai : Type d’essai:
 - Endurance mécanique EN 1191 - Étanchéité à l’eau
 - Efforts de manœuvre NF EN 12046 - Perméabilité à l’air
 - Tests de quincaillerie (charnière de porte, - Résistance au vent
 ouverture à vérin…)

1
 4 Exemple d’application

 Modélisation :
 Analyse de l’effet bilame en menuiserie, contrainte thermomécanique

 Modèle 3D Modèle thermique Modèle mécanique
 Déformation
 du montant
 25° 40°

 Extérieur
Intérieur exposé au
climatisé soleil

 Répartition de températures Déformation thermomécanique

1
4 Exemple d’application

Modélisation :
Analyse de l’effet bilame en menuiserie, contrainte thermomécanique
 Axe de symétrie
 CAO du montant
 Modèle
 Colle
 Caoutchouc mécanique
 (1/2 hauteur)
 Aluminium

 1,5m

 Rupture du
 pont thermique
 Calcul de déformée
 Calcul de températures

1
4 Exemple d’application

 Modélisation :
 Analyse de l’effet bilame en menuiserie, contrainte thermomécanique
 Axe de
 symétrie
1,5m

1,0m
 Montant sans renfort

0,5m

 Montant avec renfort
0m Exemple de profil de déformée Exemple comparaison de solutions

1 Acoustique – notions de bases en acoustique du bâtiment

Distinction entre l’isolement acoustique et l’affaiblissement acoustique :

 Salle émission Salle réception Salle émission Salle réception
 Paroi ou
 produit testé

 Affaiblissement acoustique : évaluation de
 la performances d’un élément Isolement acoustique : évaluation de la
 - performances entre pièces
 ESSAI LABORATOIRE -
 - ESSAI IN-SITU
 Rw(C,Ctr) -
 DnT,w (C,Ctr)

 MENUISERIES :
 affaiblissement acoustique des menuiseries / isolements acoustiques des façades.

1 Acoustique – notions de bases en acoustique du bâtiment

La mesure de l’affaiblissement acoustique d’une menuiserie : principe et inconvénients

 Principe de la mesure expérimentale de l’affaiblissement :

 R dB = 10 10 
 Salle émission Salle réception L’affaiblissement acoustique correspond au rapport logarithmique de la
 puissance acoustique incidente avec celle transmise.
 menuiserie
 testée
 Inconvénients de la mesure expérimentale (normative) :
 Affaiblissement acoustique : évaluation de • N’identifie pas les failles de la menuiserie : le résultat de la mesure
 la performances d’un élément est un indicateur global acoustique (Rw(C,Ctr)) – la rapport ne vous
 mentionne pas l’origine d’une fuite.
 • N’est pas un outil externalisé de développement de produit : les
 campagnes de mesures comparatives sont gourmandes en temps et
 moyens.

1 Acoustique – notions de bases en acoustique du bâtiment

Législation en acoustique des façades – arrêté du 30 juin 1999 (habitations) :

Classement des façades exposées selon plusieurs catégories :

 Isolement acoustique : évaluation de la
 performances des façades menée par des
 essai in-situ (bureaux d’études acoustiques)

 Composition des façades : L’ensemble des façades (partie opaque, menuiseries, bouches
 d’entrée d’air, coffre de volets roulants…) doit être dimensionné acoustiquement pour répondre
 aux exigences règlementaires.

1 Acoustique – Isolement des compositions de façades

Performances des éléments de façades et des parties opaques :

 Quelques règles de pré-dimensionnement pour des zones peu bruyantes et des ratios de
 surfaces vitrées et opaques communs (source CIDB) :
 Objectif :
 DnT,A,tr = 35 dB

 Pour assurer un objectif de performances des façades, l’ensemble des performances
 acoustiques doivent être vérifiées.

1 Acoustique – Isolement des compositions de façades

Performances des éléments et des parties opaques :

 Pour des cas particuliers avec des ratios particuliers (façades rideaux, façades borgnes,…) ou avec exigences
 d’isolement acoustique plus importantes : la note de calculs est indispensable.

1 Acoustique – Modélisation numérique

Modélisation numérique acoustique d’une fenêtre : une démarche de calcul à l’image des essais :
 SIMULATION :
 LABORATOIRE
 reproduction de l’essai laboratoire

 Face émission Face réception
 Salle émission Salle réception
 Champs diffus acoustique Rayonnement acoustique
 incident : de la paroi : 

 Simulation :

 Echantillon testé
 Avantages de la simulation numérique :
 - Localiser les fuites acoustiques (voies d’amélioration pour le développement
 produit),
 - Modifier ou réaliser des ajustements rapides (par ex : profils de joints de
 menuiseries, épaisseur de murs…),

1 Acoustique – Modélisation numérique

Modélisation numérique acoustique d’une fenêtre : une comparaison pour mieux saisir les possibilités

 Bilan des puissances mécaniques du système :

 Source Puissance
 Jambes du cycliste : 150 W
 Dopage chimique : 150 W

 Moteur électrique : 700 W

 Moteur thermique : ℎ 1500 W

 TOTAL 2500 W

 = + + + ℎ

1 Acoustique – Modélisation numérique

Modélisation numérique acoustique d’une fenêtre : une comparaison pour mieux saisir les possibilités

 Analyse du système :

 Si l’objectif est d’augmenter la vitesse, donc la puissance du
 Source Puissance système :
 Jambes du cycliste : 150 W
 - Le dopage n’a aucune efficacité – développer de meilleur
 produit.
 Dopage chimique : 150 W - Le moteur électrique est deux fois moins puissant que
 Moteur électrique : 700 W son homologue thermique.
 - L’entrainement du cycliste est-il en mesure de fournir une
 Moteur thermique : ℎ 1 500 W puissance similaire au moteur thermique ?
 TOTAL 2 500 W - …

 Le bilan des puissances permet à l’équipe de R&D :
 • donner un ordre de grandeur entre les performances de chaque élément
 • définir des pistes de développement et de non-développement

1 Acoustique – Modélisation numérique

Modélisation numérique acoustique d’une fenêtre : bilan des puissances acoustiques

 Cette application pour l’affaiblissement acoustique des menuiseries est
 transférable :

 R dB = 10 10 
 Salle émission Salle réception
 Si l’objectif est d’augmenter l’affaiblissement acoustique, on
 menuiserie va chercher à réduire la puissance transmise (Wtr) par la
 testée
 menuiserie

 La démarche consiste à fournir le bilan de puissance acoustique transmise :
 Source Puissance transmise (Wtr) Puissance incidente (Win)

 Vitrage : 150 W -
 Profilé dormant/ouvrant : 150 W -
 Profilé meneau centrale : 700 W -
 Jonction dormant/gros œuvre : 1 500 W -
 TOTAL = W = W

1 Acoustique – Modélisation numérique

Modélisation numérique acoustique d’une fenêtre : puissance acoustique transmise

 Exemple d’un coulissant à 2 vantaux :

1 Acoustique – Modélisation numérique

Modélisation numérique acoustique d’une fenêtre : puissance acoustique transmise

 Exemple d’un coulissant à 2 vantaux :

 • Vitrage,
 • Montants dormant/ouvrant,
 • Meneau,
 • Traverse,
 • Seuil.

1 Acoustique – Modélisation numérique

Modélisation numérique acoustique d’une fenêtre : puissance transmise montant de coulissant

1 Acoustique – Modélisation numérique

Modélisation numérique acoustique d’une fenêtre : puissance transmise

 Bilan partiel des puissances acoustiques transmises
 0,000001

 Wtr Vitrage
 Puissance acoustique (Watt)

 Wtr montant/ouvrant
 0,0000001
 Wtr total

 1E-08

 1E-09

 1E-10
 100 1000 10000
 Fréquence (Hz)

1 Acoustique – Modélisation numérique

Modélisation numérique acoustique d’une fenêtre : affaiblissement acoustique

 Courbe d'affaiblissement de la menuiserie
 40
 Affaiblissement acoustique (dB)

 35

 30

 25

 20

 15

 10

 5

 0
 100 1000 10000
 Fréquence (Hz)

1 Acoustique – Modélisation numérique

Conclusions sur la simulation numérique acoustique :

 Un outil de diagnostics :
 • Identifier ce qui limite les performances.

 Un outil de développement :
 • Suite au diagnostic initial, des pistes d’améliorations sont identifiées et quantifiées,
 • Concevoir de nouveaux systèmes de jonctions,
 • Comparer une solution avec d’autres physiques du bâtiment (thermiques, résistance au vent…).

 La modélisation ne remplacera pas les essais en laboratoire :
 • Essai en laboratoire est le moyen de validation des performances des menuiseries (COFRAC),
 • La modélisation et les essais doivent être menés en parallèle.

Ils nous ont fait confiance :

 Piveteau Bois,
 Yves Cougnaud,
 Beneteau Habitat,
 Minco,
 Coferm’ing,
 Atlantem,
 RATP,
 Habitat 44,
 Louisiane,
 CETIH,
 Panaget,
 Atelier Perrault,
 JH Industrie,
 Toubois,
 Quille Construction
 …

Plateforme Régionale d’Innovation
 Atlanpôle – BP 10605
 Rue Christian Pauc
 44306 Nantes Cedex 3
 T. 02 40 18 12 14 - F. 02 40 18 12 00
 contact@boishd.fr
 www.boishd.fr

 Contact :

 Amélie Roux Ludovic Viloux
 Chargée d’affaires Chargé d’affaires
 amelie.roux@boishd.fr Ludovic.vioux@boishd.fr
 06 48 72 08 96 06 31 06 67 66

 Bois HD est cofinancée par
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