Lacoustique De Lhabitat.pdf

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L'objet de cet ouvrage est d'expliquer, de façon progressive, les bases et les notions fondamentales de l'acoustique et leui application au domaine bien spécifique de l'habitat, en tenant compte des aspects réglementaires et normatifs ■:dont le recent formalisme européen et le concept de « valeur unique »).

Michel

Chagué

A chaque thème développé sont associés des méthodes d'évaluation, des modes opératoires et des exemples d'ap­ plication. De nombreux dessins et courbes viennent com­ pléter utilement les explications du texte. Ouvrage pratique et didactique, il permet au non-spécialiste de s'initier aisément a l'acoustique, et à l'acousticien c'c mieux comprendre les difficultés que peuvent rencontrer ses interlocuteurs dans le cadre de leurs échanges sur les

L'auteur. Michel Chutjué, est avant tout un homme de terrain, électronicien de formation, qui a acquis ses connaissances en acoustique en se confionlant aux difficultés rencontrées icr: ^ de I isolation phonique de studios d'enregisi ef' t ' ment et de radiodiffusion. Il a voulu étendre son expérience aux bâtiments d’habitation, en ayant pour s a :• constant de rendre accessibles des notions souvent compter': et délicates.

9 782281

2085

2-281-1120Ê www.editionsdumoniîeu". -■

L'acoustique de l'habitat Principes

fondamentaux

A pplication de la réglementation FRANÇAISE ET EUROPEENNE

G U I D E S

Dans

T E C H N I Q U E S

la collection moniteur référence

Guide Veritas des techniques de la construction (3 classeurs, 2 200 pages, 2 mises à jour par an)

Guide Socotec de la maintenance et de la réhabilitation (2 classeurs, 1 400 pages, 2 mises à jou r par an)

Mi c he l

Chagué

__________________________

Sécurité incendie Socotec (2 classeurs, 2 000 pages, 4 mises à jou r par an)

Guide Bonhom m e de la maîtrise des projets de bâtiments Sous la direction scientifique de Philippe Estingoy et Michel Rabatel (2 classeurs, 1 700 pages, 4 mises à jour par an)

I /

Dans

la collection moniteur technique

Réussir l'acoustique d ’un bâtiment

m •

Lacoustique

Loïc Hamayon

de l'habitat P ri nc i p e s fondamentaux A p p l i c at i on de la ré gl e me ntati on FRANÇAISE ET EUROPÉENNE

LEyMONITEUR 17, rue d'Uzès- 75002 Paris

S O M M A IR E

C É 1 IÉ R A I.

Notations ...............................................................................................

7

Principes fondamentaux de l'acoustique

© Groupe Moniteur (Éditions du Moniteur) Paris, 2001 ISBN : 2 -2 8 1 -1 1208-X

1

Notions de base .......................................................................................

11

2

Perception auditive ............................................................

27

3

Sources sonores ........................................................................................

41

4

Niveau de pression a c o u s tiq u e .....................................................

53

5

Propagation d'une onde acoustique ........................................

63

6

Théorie de la réverbération ............................................................

71

7

Niveau sonore en espace c lo s..........................................

83

8

Transmission d'une onde sonore à travers une paroi séparatrice ..........................................................

91

9

Affaiblissement acoustique d'une paroi sim p le...........

103

10

Paroi double ........................................................................

H3

11

Paroi séparatrice horizontale ...........................................

127

12

Isolement relatif au bruit aérien ....................................

139

Attention au « photocopillage » Nous alertons nos lecteurs sur la m enace qu e représente, pou r l’avenir de l ’écrit, le développem ent m assif du «photocopillage ». L e Code de la propriété intellectuelle interdit expressément la photocopie à usage collectif sans autori­ sation des ayants droit. Or, cette pratiqu e s’est développée dans de nom breux cabinets, entreprises, administrations, organisations professionnelles et établissements d ’enseignement, provoquant une baisse des achats de livres, de revues et de magazines. En tant q u ’éditeur, nous vous mettons en garde pou r que cessent de telles pratiques.

Aux termes de l’article L. 122-4 du Code de la propriété intellectuelle, « toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle faite sans le consentement de l’auteur, de l’éditeur ou de leurs ayants droit est illicite ». L’article L. 122-5 2° et 3° a) du même code n’autorise que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective » et les « analyses et courtes citations », dans un but d’exemple et d’illustration, « sous réserve que soient indiqués clairement le nom de l’auteur et la source ». Toute représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, ne respectant pas la législation en vigueur, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du Code de la propriété intellectuelle. Toutefois, l’autorisation d’effectuer des reproductions par reprographie (photocopie, télécopie, copie papier réalisée par tout moyen) peut être obtenue auprès du Centre français d’exploitation du droit de copie, 20, rue des Grands-Augustins, 75006 Paris.

Réglementation et normalisation 13

Le concept de valeur unique ...........................................

14

Valeurs uniques selon la normalisation française ...............................................................................

15

Synthèse de la réglementation acoustique dite « NRA » .........................................................................

175

Valeurs uniques selon la normalisation européenne .........................................................................

1

Synthèse de la réglementation acoustique actuelle .................................................................................

201

16

17

I 53

5

18

Applications au x bâtim ents d'habitation........................

207

13

Vérifications de la qualité acoustique............................

215

Annexes ..................................................................................................

223

1

Caractéristiques principales des matériaux usuels

(valeurs courantes) ............................................................ 2 3

WOTATIOWS

Coefficient d'absorption a (valeurs courantes par bande de fréquence et valeurs uniques) ..............

Indice d'affaiblissement acoustique R (valeurs courantes par bande de fréquence et valeurs uniques) .............................................................

224 Symboles

Unités

225

A

226

A0 c C

m2 m2 m/s dB m/s m/s dB m-cm m-cm dB dB dB dB(A) dB(A)rose dB(A)route dB dB dB dB Hz

Bibliographie ........................................................................................

229

Index........................................................................................................

231

Table des matières

235

ci ct c tr d d0 Db Dn ^n,W ^nAT ^nAT ^nAT DnT ^nT,A ^nT.A.tr ^nT,W f

f0 fc feu

fm f pq

h H

1 lo ld lo Ir K k L, lm Ln l-n.r.O.W

Définitions

Aire d'absorption équivalente Aire d'absorption de référence (10 m2) Célérité Terme d'adaptation au spectre 1 (bruits aériens internes) Célérité longitudinale Célérité transversale Terme d'adaptation au spectre 2 (bruits aériens de trafic) Distance Distance critique ou rayon acoustique d'une salle Isolement acoustique brut Isolement acoustique normalisé Isolement acoustique normalisé pondéré Isolement acoustique normalisé Isolement acoustique normalisé (vis-à-vis d'un bruit rose) Isolement acoustique normalisé (vis-à-vis d'un bruit routier) Isolement acoustique standardisé Isolement acoustique standardisé pondéré (DnTA = DnTW+ C) Isolement acoustique standardisé pondéré (DnTAtr = DnTW+ Ctr) Isolement acoustique standardisé pondéré Fréquence d'un son Fréquence de résonance Hz Fréquence critique Hz Fréquence critique unitaire Hz Fréquence médiane d'un filtre Hz Fréquence de résonance de plaque Hz m-cm-mm Épaisseur d'une paroi Hauteur d'un son Intensité acoustique W/m2 Intensité acoustique de référence (10-12 W/m2) W/m2 Intensité du champ direct W/m2 Indice de directivité d'une source sonore dB Intensité du champ réverbéré W/m2 Coefficient de raideur statique (ressort) N/m Coefficient de raideur surfacique (sous-couche et revêtement N/m3 de sol) Niveau d'intensité acoustique dB Libre parcours moyen du son en espace clos m Niveau de pression du bruit de choc normalisé dB Niveau de pression pondéré du bruit de choc normalisé dB (plancher de référence)

7

Symboles ^n.r.W ^n,W ^nAT Lnr ^-nT,W LP ^"Pmoy Lw M ms P Po Q R

Ra RA,tr Rd Rrose D l'route Rw

s T

T0 Tr

V V

w w0 Zc a

“m ap AL AL

ALW X

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Unités

Définitions

dB

Niveau de pression pondéré du bruit de choc normalisé (revêtement sur plancher de référence) dB Niveau de pression pondéré du bruit de choc normalisé dB(A) Niveau de pression acoustique normalisé (bruits de choc et bruits d'équipement) dB Niveau de pression du bruit de choc standardisé dB Niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé dB Niveau de pression acoustique dB Niveau moyen de pression acoustique dB Niveau de puissance Masse kg kg/m2 Masse surfacique Pa Pression acoustique Pa Pression acoustique de référence (2 10 5 Pa) Facteur de directivité d'une source sonore dB Indice d'affaiblissement acoustique dB Indice d'affaiblissement acoustique pondéré (RA = Rw + C) dB Indice d'affaiblissement acoustique pondéré (RAtr = Rw + Ctr) m2 Constante acoustique d’un local d B (A )rose Indice d'affaiblissement acoustique global (vis-à-vis d'un bruit rose) dB (A )route Indice d'affaiblissement acoustique global (vis-à-vis d'un bruit route) dB Indice d'affaiblissement acoustique pondéré m2 Surface S Période s Temps de réverbération de référence (0,5 s) Temps de réverbération d'un local s m/s Vitesse m3 Volume W Puissance acoustique W Puissance acoustique de référence (10~12 W) com plexe Impédance caractéristique de l'air (~ 400) Coefficient d'absorption d'un matériau Coefficient d'absorption moyen Facteur d'absorption acoustique pratique Facteur d'absorption acoustique pondéré Indice de réduction du niveau de bruit de choc dB Efficacité normalisée aux bruits de choc dB(A) Réduction du niveau de bruit de choc pondéré dB Longueur d'onde m Masse volumique kg/m3 Facteur de transmission

PR IN CIP ES D E

FONDAM ENTAUX

l'A C O U S T I Q U E

1 iO T I G i S D i

BASE

Par définition, l’acoustique est la science relative à l’étude d e la production, de la p r o ­ pagation et de la perception des sons. L ’acoustique de l’h abitat est une application directe de cette définition. Son étude est particulièrem ent axée sur les problèm es liés à l’influence de la construction dans ce dom aine. En fait, il s ’agit de procurer à l’usager un m inim um de confort à savoir : - le protéger des bruits indésirables (voisinage, bruits extérieurs, etc.) ; - lui fou rn ir une qualité d ’écoute des sons utiles (conversations, chaîne hi-fi, etc.). La réponse à ces exigences est apportée respectivement p a r l’étude de : - l’isolation acoustique ; - la correction acoustique. Le succès d e cette entreprise dépend évidetnment des perform ances de la réalisation, m ais aussi de l’appréciation subjective de l’usager. La tâche est donc particulièrem ent délicate, car elle touche des dom aines aussi variés que : - la physique, p ou r tout ce qui concerne la production et la propagation des sons ; - la physiologie et la psychoacoustique, p ou r la perception de ces sons.

1.1

Nature vib rato ire du son

1.2

Propagation du son

1.3

C élérité du son

1.4

Pression acoustique

1.5

N iveau de pression (en dB)

1.6

M ouvem ents vib rato ires

NOTIONS DE BASE | NOTIONS DE BASE

1.1

Mature v ib rato ire du son

Position initiale (repos) I— Milieu matériel

Corps vibrant

Lorsqu’un diapason reçoit une légère impulsion, il provoque, chez un individu, l’éveil d’une sensation sonore. De toute évidence, cette sensa­ tion est déclenchée par la mise en vibration du diapason puisqu’elle disparaît dès que ses branches sont immobilisées. L’expérience peut être effectuée avec divers instruments ou objets sus­ ceptibles de vibrer, ce qui permet d’affirmer qu’un son est produit par un corps animé d’un mouvement vibratoire.

Déplacement vers l'avant

{

Déplacement vers l'arrière

Le corps vibrant est appelé « source sonore ». Il est généralement solide, mais peut être gazeux comme par exemple l’air contenu dans les tuyaux sonores.

Zone dilatée

Les caractéristiques du mouvement vibratoire sont primordiales, car elles déterminent les particularités de la sensation sonore engendrée. Ces caractéristiques sont pour l’essentiel : - l’amplitude du mouvement ; - la nature du mouvement ; - la fréquence de la vibration. Les sensations correspondantes sont respectivement : - l’intensité sonore, caractéristique qui permet de distinguer un son faible d’un son fort ; - l e timbre, caractéristique qui permet de distinguer un son pur d’un son composé ; - l a hauteur tonale, caractéristique qui permet de distinguer un son grave d’un son aigu.

1.2

Propagation du son

Un son étant produit par un mouvement vibratoire, sa transmission est due à la propagation de ce mouvement dans le milieu matériel présent entre la source et l’oreille de l’auditeur. Le milieu matériel est généralement l’air ambiant, mais il peut être de tout autre nature, notamment liquide (eau). En l’absence de milieu matériel, par conséquent dans le vide, la propagation du mouvement vibratoire est impossible, la transmission du son est donc nulle. La propagation du mouvement vibratoire dans le milieu matériel prend naissance à proximité du corps vibrant par contact mutuel. Les molécules du milieu matériel, contiguës à la source, sont alternativement comprimées et dilatées donnant ainsi naissance à une onde acoustique (fig. 1.1).

-Zone comprimée

Vibration entretenue

Propagation des zones comprimées et dilatées

Fig. 1.1 - Formation d'une onde acoustique.

La propagation de l’onde acoustique correspond en fait à un déplace­ ment longitudinal des zones comprimées et dilatées et non à une migration des molécules, celles-ci étant uniquement mises en vibration autour de leurs positions respectives de repos. Que ce soit dans l’air ou dans tout autre milieu matériel, la propagation du mouvement vibratoire correspond à un transport d’énergie. Au cours de cette propagation, une fraction plus ou moins importante de cette énergie est dissipée sous forme de chaleur, entraînant ainsi une baisse progressive de l’amplitude de la vibration. La perception d’une onde sonore est donc de plus en plus faible lorsque la distance séparant l’auditeur de la source augmente.

1.3 Célérité du son

L’observation d’un orage m ontre qu’il s écoule un laps de temps entre l’apparition d’un éclair et la perception du tonnerre qui 13

12

P i NOTIONS DE BASE

NOTIONS DE BASE

J

En acoustique architecturale, il est évidemment nécessaire d’évaluer les niveaux sonores. Cette opération ne peut être effectuée que par des relevés de pression. Pour ce faire, les divers appareils de mesure (sono­ mètres, analyseurs, etc.) sont équipés d’un capteur microphonique délivrant un signal électrique proportionnel à la variation de la pression (pression acoustique).

l’accompagne, laps de temps d’autant plus grand que le phénom ène est éloigné. L’étude expérimentale permet d’établir que, dans un milieu matériel donné, l’espace de temps nécessaire à la transmission d’une onde sonore d’un point à un autre est directement proportionnel à la distance sépa­ rant ces deux points. La vitesse de propagation ou célérité d’une onde acoustique dans un milieu matériel donné est donc constante. Dans l’air, la vitesse de propagation d’une onde sonore est d’environ 340 mètres par seconde.

1.5

Pineau de pression (en dB)

1.4 Pression acoustique

En l’absence de toute perturbation, un point de l’espace est soumis à la pres­ sion atmosphérique. Le passage d’une onde acoustique à proximité de ce point met en vibration les molécules d’air environnantes, provoquant de ce fait une variation instantanée de la pression atmosphérique (fig. 1.2).

Le système auditif humain est capable d’apprécier la « force » d’un son par l’intermédiaire d’une sensation de volume sonore, cette sensation étant, selon la loi de Weber et Fechner, proportionnelle au logarithme de la pression acoustique. Il est donc logique d’adopter, pour tout calcul ou tout relevé de mesure, une progression logarithmique de la pression acoustique, l’étendue utile de cette échelle étant fixée par les valeurs de pression correspondant aux limites physiologiques de la perception des sons. Les limites physiologiques de la perception du volume sonore sont : - le seuil d’audibilité (limite inférieure) ; - le seuil de la douleur (limite supérieure). Les pressions acoustiques correspondantes sont (la source sonore vibrant à 1 000 Hz) : - environ 20 pPa, pour le seuil d’audibilité ; - environ 20 Pa, pour le seuil de la douleur. La notation peut encore être améliorée par la notion de niveau relatif qui permet de ramener à 0 la limite inférieure d’une l’échelle. Pour ce faire, la variable est comparée à une valeur de référence, soit : N = log — xRef Lorsque la variable est égale à la valeur de référence, le niveau relatif est

Fig. 1.2 - Variation ponctuelle de la pression en un point de l'espace soumis à une onde acoustique.

alors : N = log ^ - f = lo g l = 0 X Ref

En un point de l’espace soumis à une onde acoustique, la pression résul­ tante comprend donc : - une composante statique correspondant à la pression atmosphérique ; - une composante alternative générée par le passage de l’onde acoustique. Pour « capter » l’onde sonore, l’oreille humaine est dotée d’une mem­ brane (tympan) sensible exclusivement aux variations de pression, la composante statique étant éliminée par un dispositif d’équilibrage (trompe d’Eustache).

Il suffit donc de choisir comme valeur de référence la pression corres­ pondant au seuil d’audibilité, soit : p0 = 20 X 10~6 Pa Le niveau relatif de pression est alors donné par la relation suivante :

15

NOTIONS DE BASE

NOTIONS DE BASE

Lp est exprimé en décibels (dB), le symbole L étant l’abréviation du terme anglais « level », niveau. La limite supérieure de l’échelle est : Lp = 20 log ---- — - = 20 log 106 = 120 dB 20 X 10 L’échelle des niveaux de pression correspondant aux limites physiolo­ giques de la perception des sons s’étend donc de 0 à 120 dB.

Il est à noter

que le niveau de pression est déduit du niveau d’intensité acoustique Lj (voir chapitre 4). Lj = 10 log

if)

[Lj est exprimé en décibel (dB)]

Pi Sachant que I = p2/pc

L[ = 10 log

Po pc Fig. 1 .3 - Lame d'acier animée d'un mouvement vibratoire.

2

Lj = 10 log 2- - 20 log —

Po Soit :

Po

Lj — Lp — 20 log £

Po

1,6

Mouvements vibratoires

Un corps est animé d’un mouvement vibratoire lorsqu’il se déplace rapi­ dement autour de sa position de repos (fig. 1.3).

1 .6.1

M o uvem ent vib rato ire périodique Un mouvement vibratoire est dit « périodique » lorsqu’il se répète iden­ tique à lui-même à des intervalles de temps successifs de même durée T. L’intervalle T est appelé « période » du mouvement (fig. 1.4). Le nombre de périodes par unité de temps détermine la fréquence f du mouvement. Soit :

f = i.

T

(f : fréquence exprimée en hertz ; T : période exprimée en secondes.) 16

Fig. 1.4 - Exemple d'amplitude d'un mouvement vibratoire périodique en fonction du temps.

L’amplitude du mouvement, d’un point du corps vibrant, caractérise le déplacement autour de sa position de repos. Le mouvement est dit « entretenu », lorsque l’amplitude du déplace­ ment reste indéfiniment constante grâce à un apport extérieur d’énergie. Le mouvement est dit « amorti », lorsque l’amplitude diminue progres­ sivement jusqu’à devenir nulle. 17

Q

NOTIONS DE BASE

1.6.2

J

NOTIONS DE BASE

M o uvem ent vib rato ire sin u so ïd al Un mouvement vibratoire est dit «sinusoïdal», lorsque le déplacement d’un point du corps vibrant est régi par une fonction sinusoïdale du temps.

L’ébranlement se propage le long de la corde. Les différents points de la corde se déplacent perpendiculairement à la direction de la propagation. L’ébranlement est dit « transversal ».

Y = m sin(05t + t)>) (<j> : phase initiale.)

------------------------------------- ------------ t„

La pulsation du mouvement © est liée à la période T et à la fréquence f par la relation : 2 7t 05 = — ou encore 05 = 2 ttf Soit un vecteur OM, de module m, tournant à vitesse angulaire 05 constante (fîg. 1.5).

^3 Fîg. 1.6 - Propagation d 'u n ébranlement transversal.

L’étude expérimentale montre que : - l’ébranlement se propage à vitesse constante V ; - au passage de l’ébranlement, chacun des points de la corde prend un mou­ vement identique à celui initialement imprimé à l’extrémité de la corde ; - le mouvement d’un point, situé à une distance x de l’origine, présente, par rapport au mouvement initial, un retard x égal à x/V. Ébranlement longitudinal

Fug. 1.5 - Représentation de Fresnel d'un mouvement sinusoïdal.

Les premières spires d’un ressort (fig. 1.7) sont comprimées puis aban­ données à elles-mêmes (q) ; les spires reprennent leur position initiale, tandis que les spires voisines se rapprochent à leur tour et ainsi de suite (t2). La compression se propage le long du ressort. En fait, le passage de l’ébranlement correspond pour chacune des spires succes­ sives à un petit déplacement de même direction que la propagation. L’ébranlement est dit « longitudinal ».

La projection Om de ce vecteur sur l’axe y a pour valeur algébrique à un instant t : y = msintOt

^0 compression

f

Le mouvement de la projection de l ’extrémité du vecteur est sinusoïdal. ôi 1.6.3

Éb ran lem en t

Ébranlement transversal

L’extrémité d’une corde tendue (fîg. 1.6) est soumise à une rapide impulsion (tQ), avec retour à la position initiale. La portion de corde immédiatement voisine se déforme (t1; t2, t3) et reprend aussitôt sa posi­ tion d’origine pendant que la portion suivante se déforme à son tour et ainsi de suite.

^2 compression Fig. 1.7 - Propagation d'un ébranlement longitudinal.

L’étude expérimentale montre que : - l’ébranlement se propage à vitesse constante V ; - au passage de l’ébranlement, les spires du ressort subissent une compression identique à celle initialement imprimée à son extrémité ;

19

NOTIONS DE BASE

NOTIONS DE BASE

J

correspond au moment où l’amplitude du mouvement repasse par

- la compression des spires situées à une distance x de l’origine s’effectue avec un retard X égal à x/V, par rapport à la compression initiale.

0, etc. Lorsque t = T, l’extrémité E de la corde aura donc décrit une sinusoïde complète et retrouvera sa position initiale. Le point X de la corde est soumis au déplacement généré à t = 0. Cet ébranlement transversal se propage le long de la corde conformément à ce qui a été décrit précédemment.

Déplacer la corde ou comprimer le ressort nécessite une dépense d’énergie. La propagation de l’ébranlement transversal ou longitudinal correspond donc à un transport d’énergie. L’étude expérimentale montre que : - la vitesse de propagation ne dépend ni de la forme ni de l’amplitude de l’ébranlement ; - la vitesse de propagation dépend de la nature du support.

1.6.4

1 g.5

Onde progressive Si à l’instant t = T, l’extrémité de la corde est à nouveau mise en mou­ vement par un ébranlement transversal, le processus précédent se répète (fig. 1.9). Le nouvel ébranlement atteindra le point X avec le même retard T, soit à l’instant t = 2T.

Longueur d'onde L extrémité E d’une corde est animée d’un mouvement transversal sinu­ soïdal de période T. Sachant qu’un ébranlement transversal atteint un point x de la corde avec un retard x = x/V, il est possible de déterminer la position du point X correspondant à un retard T. En effet, sachant que x = x/V, on a : x = Vx, soit : X = VT.

t = 2T

L ébranlement atteint donc le point X avec un retard T correspondant au temps pendant lequel 1 extrémité de la corde aura décrit une sinu­ soïde complète. La distance séparant ce point X de l’extrémité est appelée « longueur d’onde » À.

Fig. 1.9 - Formation d'une onde progressive.

Si l’extrémité de la corde est maintenue en mouvement, les ébranle­ ments successifs se propagent d’une façon continue le long de celle-ci. La corde étant déformée sur toute sa longueur, l’onde est dite « progressive ». Il est à remarquer que les ébranlements longitudinaux et transversaux étant régis par les mêmes lois de propagation, l’expérience sur les res­ sorts donne les mêmes résultats, la différence étant que la déformation n’est pas directement visible.

t =o t = T/4 t = T/2 t = 3T/4 t =T

1.6.6

Réflexion Les expériences précédentes supposent que la corde ou le ressort sont de longueur infinie, cette supposition permettant d’occulter momenta­ nément l’influence de l’extrémité sur la propagation de 1 ébranlement.

Réflexion d'un ébranlement transversal F’g. 1.8 - Propagation d'un mouvement sinusoïdal transversal.

La figure 1.8 montre l’évolution de la déformation de la corde, pour dif­ férentes valeurs de t. L instant t = 0 correspond à l’état initial de repos. Au-delà de t = 0, l’extrémité E de la corde est animée d’un mouvement “

20

f ? US° ïdaL L’inStant 1 = T / 4 corresPond au moment où amplitude du mouvement est à son maximum positif, l’instant t = T/2

Deux cas sont à étudier (fig. 1.10). - L’extrémité est fixe : lorsque l’ébranlement atteint 1 extrémité fixe de la corde, il se réfléchit, garde sa forme, mais l’élongation change de sens. - L’extrémité est libre : lorsque l’ébranlement atteint l’extrémité libre de la corde, il se réfléchit, garde sa forme, l’élongation ne change pas de sens. Dans les deux cas, la vitesse de propagation de 1 onde réfléchie reste constante et égale à la vitesse de l’ébranlement initial. 21

1 1 NOTIONS DE BASE NOTIONS DE BASE

Dans les deux cas, la vitesse de propagation de l’onde réfléchie reste constante et égale à la vitesse de l’ébranlement initial.

Ébranlement

1.6.7

Lorsqu’un ébranlement atteint la limite du milieu élastique (extrémité de la corde, extrémité du ressort, etc.), il se réfléchit. Si un nouvel ébran­ lement est généré, il se propage à son tour le long du milieu élastique et va à la rencontre de l’ébranlement réfléchi précédent. L’expérience montre qu’au moment du croisement des deux ébranle­ ments, la déformation résultante du milieu élastique est égale à la somme géométrique des déformations incidentes et réfléchies (principe de la superposition des petits mouvements).

Réflexion Extrémité fixe f i 9 . 1.10

a

Com position de m ouvem ents vibratoires

Extrémité libre

d'un ébranlement transversal ©xtremite d une corde.

Réflexion d'un ébranlem ent longitudinal

Deux cas sont à étudier (fig i n )

d“ te>“ " “ rond une compL t „ “ flécUe

"

“ “ P1™

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ressort^il^^ré^échi^niririie P ™ * ™ * libre du sion incidente, correspond une S t i o n î é S i e D’° Ù' ” “ ^2

^3

U

t5

Réflexion

^6 Extrémité fixe

1.11 -

Extrémité libre

Fig. 1.12 - Composition de deux ébranlements transversaux se propageant en sens contraires.

ébranlement longitudinal o i exfremite d un ressort.

23

NOTIONS DE BASE

Soit une corde soumise à la conjugaison d’un ébranlement transversal incident et d’un ébranlement transversal réfléchi à intervalles réguliers tj à t6 (fig. 1.12) : un point p de la corde subit une déformation égale à la somme des déformations qu’il aurait subies sous les influences res­ pectives de l’ébranlement incident et de l’ébranlement réfléchi.

P = Pi + P2

1.6.8

Ondes stationnaires ;\

Tout comme pour un ébranlement simple, une onde progressive inci­ dente se réfléchit lorsqu’elle atteint l’extrémité du milieu élastique sur lequel elle se propage. L’onde incidente et l’onde réfléchie vont donc se croiser en permanence tout le long du milieu élastique. Celui-ci est alors le siège d’ondes stationnaires. En effet, la perturbation due à la combinaison de l’onde incidente et de l’onde réfléchie s’annule en une série de points appelés « noeuds » et prend une valeur maximale en une autre série de points appelés « ventres ». Un nœud correspond à la superposition de deux vibrations égales mais de signes opposés. Un ventre correspond à la superposition de deux vibrations égales et de mêmes signes. Nœuds et ventres alternent régulièrement, ont des positions fixes et équidistantes. La distance qui sépare deux nœuds ou deux ventres consécutifs correspond à la demi-longueur d’onde de l’onde pro­ gressive (X/ 2).

v

Extrémité fixe

Extrémité libre

Fig. 1.13 - Étude expérimentale de la formation d'ondes stationnaires transversales.

Ondes stationnaires transversales

Un diapason dont la vibration est entretenue électriquement anime l’extrémité d’un fil (fig. 1.13). Si l’autre extrémité du fil est fixe, elle correspond naturellement à un nœud. À l’inverse, si l’autre extrémité est libre, elle correspond à un ventre. Selon les réglages de la fréquence du vibreur, de la longueur et de la tension du fil, l’expérience peut mettre en évidence un ou plusieurs fuseaux. Un ralenti stroboscopique montre que le fil en vibration se déforme continuellement. À l’exception des nœuds, tous les points vibrent à la fréquence de la source. Entre deux nœuds consécutifs, les points vibrent en phase (mouvement de même sens). Deux points situés de part et d’autre d’un nœud vibrent en opposition de phase (mouve­ ment de sens opposé). Il en résulte qu’une petite portion de fil dont le centre est un ventre ne se déforme pratiquement pas au cours de la vibration, alors que la défor­ mation est maximale pour une petite portion dont le centre est un nœud.

Un nœud d’élongation correspond donc à un ventre de déformation (et inversement). Ondes stationnaires longitudinales

Un diapason dont la vibration est entretenue électriquement anime l’extrémité d’un ressort (fig. 1.14). rmend de Si l’autre extrémité de ce ressort est fixe, ell = œ m s ^ ‘ ““ déplacement, les spires y sont immobtles. A l 'f est libre, elle correspond à un ventre de déplacement, les spires y son animées d’un mouvement vibratoire d’amplitude maxima . Un ralenti stroboscopique montre que le ressort en vibration se déformé contfiiuellement. A féxception des nœuds, toutes

gitudinalement à lu fréquence de a Deux spdres S r S T e

/ X

e '^

* e „ , eu oppositton

de phase (mouvement de sens opposé). 25

I] en résulte qu’au voisinage d’un ventre, l’écartement des spires ne varie pratiquement pas. La tension du ressort reste donc constante. Alors qu’au voisinage d un nœud, l’écartement des spires varie continuelle­ ment (alternance de compressions et de dilatations). Un nœud de déplacement correspond donc à un ventre de tension (et inversement).

2 BCBPTB© B

J^ M PITIW E

Au passage d ’une onde sonore, les molécules d ’air sont mises en vibration provoquant ainsi une variation instantanée de la pression atmosphérique. Pour percevoir cette onde sonore, l’être humain est doté d ’un système capable de capter ces variations de pression et de les transformer en influx nerveux.

Extrémité fixe

Extrémité libre

2.1

Systèm e auditif

2.2

Sensations sonores

2.3

Sensation d'intensité

2.4

Sensation de hauteur tonale

2.5

Courbes de pondération

Fig. 1.14 - Étude expérimentale de la formation d'ondes stationnaires longitudinales.

w

PERCEPTION AUDITIVE

PERCEPTION AUDITIVE

2.1

Système au d itif

La perception d’une onde sonore est traduite par des sensations (hau­ teur tonale et intensité), mais aussi par une faculté de localisation spatiale. Pour assurer cette aptitude, le système auditif est constitué de deux ensembles identiques et symétriques. Il peut ainsi déceler les effets liés à la différence de parcours que doit effectuer l’onde pour atteindre successivement chaque oreille.

2 . 1.1

Fig. 2.2 - Représentation schématique de l'oreille.

A natom ie de l'oreille L oreille comprend trois parties assurant chacune une fonction précise (fig- 2.1) : —1 oreille externe capte les ondes sonores (pavillon, conduit, tympan) ; —1 oreille moyenne assure l’adaptation des milieux (osselets, trompe d’Eustache) ; —1 oreille interne transforme les déplacements en influx nerveux (cochlée, nerf auditif). L’oreille interne comprend également un ensemble assurant les fonc­ tions de l’équilibre (canaux semi-circulaires). L’anatomie du système auditif est complexe. Pour en faciliter l’étude, il faut faire appel à une représentation schématique (fig. 2.2), ce qui permet de montrer les différents éléments en plan, la cochlée étant vir­ tuellement déroulée.

Marteau

\

Enclume

1

Nerf auditif

2/

2

Processus de l'audition 1. Les variations de pression atmosphérique sont captées par le tympan et transmises à la cochlée par l’intermédiaire des osselets ; 2. la fenêtre ovale est mise en vibration générant ainsi une onde qui se propage dans le milieu aqueux de la rampe vestibulaire ; 3. l’ébranlement provoque la déformation de la rampe cochléaire, l’amplitude de l’altération présente un maximum dont l’emplace­ ment le long de la rampe est déterminé par les caractéristiques de la vibration (amplitude et fréquence) ; 4. les cellules sensibles situées à l’aplomb détectent les mouvements et les transforment en influx nerveux. La trompe d’Eustache assure l’équilibre statique du tympan. L’ampli­ tude de la vibration transmise à la fenêtre ovale est contrôlée par un système de muscles tenseurs reliés à la chaîne des osselets. Lorsque l’intensité de Fonde sonore est élevée, les muscles se tendent, ce qui a pour effet de limiter le déplacement de la fenêtre et, par conséquent, les déformations de la rampe cochléaire.

2.2 Sensations sonores

Une onde sonore est caractérisée par un certain nombre de grandeurs physiques telles que pression, fréquence, spectre. Un auditeur perçoit cette onde par l’intermédiaire de sensations correspon­ dantes, dénommées respectivement « intensité », « hauteur », « timbre ». L’évaluation de ces sensations est particulièrement délicate, car elle ne peut se faire qu’à partir des appréciations subjectives formulées par Fig. 2.1 - Vue en coupe de l'oreille humaine.

28

l’intéressé. 29

Pour obtenir plus de précision, il faudrait pouvoir quantifier les diffé­ rentes sensations perçues par l’auditeur. Plusieurs anatomistes physiologistes ont tenté cette démarche. Leurs travaux ont abouti à l’énoncé de théories contradictoires. Néanmoins, les lois ou les relations qui en découlent sont à la base des méthodes d’investigation utilisées à ce jour.

2.2.1

Loi du seuil différentiel (seuil de Weber) Ernest Heinrich Weber (1795-1878) établit la loi du seuil différentiel selon laquelle il y a un rapport constant entre l’intensité de l’excitant initial et la variation minimale qu’il faut lui faire subir pour que la dif­ férence soit ressentie. Çrut • DÜ11: •

AI — = constante

Autrement dit, pour qu une sensation sonore progresse par paliers AS constants, la variation du niveau d’excitation AI nécessaire doit être de plus en plus élevée et est telle que le rapport AI/I reste constant. Soit:

AS = K y

Il faut remarquer que la variation minimale perceptible de la sensation est un cas particulier de la relation établie par Weber. L’étude expéri­ mentale montre que ce seuil correspond à une variation de l’excitation égale à : - environ 20 % pour l’intensité sonore ; —environ 3 %o pour la fréquence.

2,2.2

PERCEPTION AUDITIVE

J

AUDITIVE

Loi de Fechner Gustav Theodor Fechner (1801-1887) crut pouvoir établir la formule exacte de la relation entre la sensation et l’excitant, loi selon laquelle la sensation varie comme le logarithme népérien de l’excitant.

Sensation d'intensité

L’amplitude de la pression exercée par une onde acoustique est perçue par une sensation d’intensité sonore « plus ou moins forte ». Il existe donc un lien étroit entre la cause (physique) et l’effet (psy­ chique). Par conséquent, pour quantifier cette sensation, il est possible de définir une échelle représentative déduite par transposition de la grandeur physique, celle-ci étant facilement mesurable. Il faut, dans un premier temps, définir les limites de cette échelle. L’apti­ tude du système auditif humain vis-à-vis des variations de pression est limitée par le seuil d’audibilité (plus petite valeur décelable) et par le seuil de la douleur (limite supérieure supportable). La pression acoustique correspondant à ces limites passe respectivement de 0,000 02 à 20 pascals, la fréquence de Fonde sinusoïdale étant fixée à 1 000 Hz. Les limites de l’échelle physique sont maintenant connues, il reste donc à définir le type de graduation. Une notation linéaire semble peu adaptée. En effet, l’amplitude relative de la variation est considérable (1 million), ce qui suppose un nombre élevé d’échelons pour la repré­ senter. L’utilisation des logarithmes permet de réduire ce nombre, mais aussi d’être en accord avec la loi de Weber et Fechner. Cependant le calcul direct du logarithme des pressions, correspondant aux limites de l’échelle, n’est pas explicite ( - 4,7 pour le log 0,000 02 et de 1,3 pour le log 20). L’introduction de la notion de niveaux relatifs permet de clarifier les résultats. Elle consiste à définir une grandeur de référence et à calculer le logarithme du rapport (valeur/référence). , . . Soit L le niveau relatif :

Lorsque la valeur correspond à la limite inférieure, L devient égal à : L = log

Soit :

S = k Log Io

Cette relation confirme la loi de variation du seuil différentiel de Weber (AI/I = constante), puisqu’elle correspond à son intégration mathé­ matique.

T i valeur L = io§ référen“

référence = log 1 = 0 référence

La limite inférieure, exprimée en niveau relatif, est donc ramenée à 0. En généralisant cette méthode, la correspondance des différentes échelles devient alors évidente. Soit Lj le niveau d’intensité acoustique (physique) : L: = log -

2.2.3

Théorie de Stevens Stanley Smith Stevens a établi en 1956 une théorie basée sur l’appréciation quantitative directe de l’intensité de la stimulation. Elle est donc opposée à celles exposées par Weber et Fechner. Stevens proposa notamment des échelles de sensation d’intensité (sone) et de hauteur tonale (mel).

Lj est exprimé en bel (unité sans dimension). Le sous-multiple, décibel (dB), est plus adapté aux niveaux de pression concernés par le système auditif. Soit :

j Lj = 10 log y i0

2

La pression acoustique est déduite de l’intensité par la relation : I = jy

31

PERCEPTION AUDITIVE PERCEPTION AUDITIVE

Lj est donc égal à :

= 10 log

BS = 10 iog

P.

P£

Po

Autrement dit, pour que la sensation d’intensité reste constante sur l’étendue des fréquences, il faut modifier en conséquence la pression acoustique de l’onde excitatrice. En 1933, Fletcher et Munson établirent un réseau de courbes isosoniques indiquant les variations, en fonction de la fréquence, du niveau de pression de l’onde excitatrice donnant une sensation d’intensité sonore constante.

pc

Soit

Li = 20 log £- = L

Po

" e X tT b m

fére” Ce K ' P"’

de “ P ™

Chaque courbe traduit une intensité physiologique constante exprimée en phone, la valeur étant égale à celle fixée par l’échelle de sensation d’intensité à 1 000 Hz.

« « p o n d ™ au

Ce réseau de courbes a été affiné par Robinson et Dadson, puis normalisé.

!» ik f;pre‘ s* m Lp s° ” ' d™ c ° dB « l'échelle de sensation d'intensité (à 1 < •***,

2.3,1

L’examen de ce réseau montre (fig. 2.3) que la sensibilité du système auditif est particulièrement élevée à 4 000 Hz et relativement faible pour les fréquences graves, cela d’autant plus que le niveau sonore est bas.

Courbes isosoniques

d ’r m ité a et. notamment, de sa « n o n d L I r î° é ? f r “q u t t f e ï ï eS5US ^ P' r“ ption

2. 3.2

Sonie relative L’échelle de sensation d’intensité est graduée en dB pour des raisons de commodité, toutefois il se trouve que le caractère logarithmique de cette notation traduit exactement la loi de Weber et Fechner. L’évaluation en dB est donc « techniquement » correcte, mais elle ne permet pas d’effectuer des comparaisons subjectives directes. Par exemple, comment exprimer à l’aide de dB ou de phones le fait qu’un son soit perçu deux fois plus fort qu’un autre ?

ctfd';SSSLS^X^Ztrt “

d'“ M maintenant constant le niveau dépression Op p J UF’ m1° ntre d'intensité engendrée varie en fonction de la fréquenc” 1*” ' S*“ Sa,i° n

Stanley Smith Stevens a proposé une formule permettant de calculer, à partir du nombre de phones, une sonie basée sur un doublement de sensation. La relation exprimant la sonie est : P -40

S = 2 10 (S est exprimé en sones ; P correspond au niveau en phones.)

TABLEAU 2.1 - SONIE (EN SONES) CORRESPONDANT À DES NIVEAUX ISOSONIQUES DE 20 À 60 PHONES Niveaux (en phones)

Valeurs de S

20 0,25

30 0,5

40

50

60

1

2

4

Un doublement de la sensation subjective exprimée en phones corres­ pond donc à une augmentation du niveau isosonique égale à 10 phones (tableau 2.1).

23 '

*ens
p e r c e p t io n a u d it iv e

PERCEPTION AUDITIVE

L’introduction de

2.4 Sensation de hauteur tonale

—

La fréquence de vibration d’une onde acoustique est perçue par une sen sation de hauteur plus ou moins élevée. Il existe donc un lien étroit entre la cause (physique) et l’effet (psychique). L’application de la loi de Weber et Fechner montre que lorsque la fré quence de l’onde croît, il faut, pour que la sensation progresse par échelons constants, que la variation Af soit de plus en plus élevée et telL. que le rapport Af/f reste constant.

conséquent répétitives. . u est de la L’intervalle comprts entre les hauteurs tonales H, e, H, forme :

H2- Hj

Cette loi est vérifiée sur une plage restreinte de fréquences (200 Hz à 4 000 Hz). L’appréciation de la hauteur est quelque peu perturbée par le niveau acoustique, le spectre, et la durée de Fonde excitatrice. Bien que non négligeables ces dérives sont, en règle générale, ignorées compte tenu de leur complexité.

= klo§ b | "klOS»fo

= k (logbfi - logbfi - l°gbfi + loBbfo) = k (logbfi _ logtTi)

Soit : 2.4.1

communes e, pat

H,-H,

=kl og„|

Échelle de hauteur Pour quantifier la sensation de hauteur tonale, il faut définir une échelle représentative déduite de la grandeur physique d’excitation autrement dit, la fréquence. Les musiciens ont depuis fort longtemps établi des règles de répartition des « notes ». Le regroupement en système de gammes existe depuis l’Antiquité. Depuis le milieu du XVIIIe siècle, la gamme tempérée d i J. S. Bach s’est imposée en musique occidentale.

c o V r S o X 0.” " '’a r c o ^ ta d e ’

Soit :

tt

_ tj

d ifféren t de

= log2r = 6 fi

~ 1

L’échelle de hauteur employée en acoustique utilise le concept d’inter valle, hérité de notre culture musicale. Cette notion peut prêter à confusion, car elle exprime un écart, une distance. La relation existant entre la fréquence de Fonde excitatrice et la sensa­ tion de hauteur est définie par la loi de Weber. D’après celle-ci, pour que la sensation de hauteur progresse par paliers AH constants, la varia­ tion de fréquence Af nécessaire doit être de plus en plus grande, et telle que le rapport Af/f reste constant. Soit :

En fait, il faut une échelle de fréquence o n t ^ “ intervalle permet de fions reflète la sensation de hauteur. La no

AH L’application de la loi de Weber et Fechner permet de définir une hauteur tonale absolue H. Soit :

H = k log

de J. S. Bach. , , 1lp Ap hauteur adaptée à l’acoustique Les critères de définition d une eagjt de faire en sorte que architecturale sont tiennent compte de la spécificité les procédures de calcul, ou perception de hauteur, du système auditif, notamment de la percep ^ ,

r

b In

(f0 correspond à la plus petite fréquence audible.) À partir de cette formule, il serait alors possible d’établir une échelle de hauteur absolue, mais son utilisation serait inexploitable, compte tenu du nombre infini de sons perceptibles.

réaliser cette synthèse. Avisée en un certain nombre I a plage de fréquences audibles est ° nc ^ fréquence de réféd’intervalles appelés plus gener^ ^ [ différents intervalles est fixee rence à partir de laquelle sont calcules les à 1 000 Hz. Chaque bande est caractérisée par : - l a fréquence basse fb ; - la fréquence médiane fm ; —la fréquence haute fh.

PERCEPTION AUDITIVE

Pour simplifier l’écriture, une bande est repérée par sa fréquence médiane fm. Celle-ci est telle que les intervalles fb-frn et fm-fh sont égaux. Soit : D’où Par suite :

T A R I F A IT 2 .2

Fréquences médianes fm (Hz) Bandes d’octave

fm

S = l»g2 a fb _ fm

16

fm

31,5

a

- FRÉQUENCES MÉDIANES NORMALISÉES Fréquences médianes fm (Hz) Bandes 1/3 d’octave 16 20 25 31,5 40 50 63 80

fm = 7 a x a 63

Les bandes d’octave sont évidemment des multiples ou sous-multiples de 1 000 Hz. Connaissant la fréquence médiane fm d’une bande d’octave, il est pos­ sible de calculer les fréquences limites a et a . En effet, la bande d’octave est telle que : a = 2 fb

125

250

fm = 7 a X fh

:

D’où :

a

= îm jl

500

n fm a = —

1 000

72

Les bandes de tiers d octave sont utilisées lorsque la précision est néces­ saire. Le rapport des fréquences a / a se déduit de la relation :

2 000

1

3 D ’où

4 000

| = 7 2 = 1,26 8 000

Connaissant la fréquence médiane fm d’une bande de tiers d’octave, il est possible de calculer les fréquences limites a et a . En effet, la bande de tiers d’octave est telle que : a

|

16 000

Appellations courantes relatives à ces fréquences

100 125 160 200 250 315

Graves

400 500 630 800 1000 1250

Médiums

1 600 2 000 2 500 3 150 4 000 5 000

Aigus

6 300 8 000 10 000 12 500 16 000

= l/l a

° r:

fm = 7 a x a

D’où :

a

= 7 2 fm

2.5 Courbes de pondération

fb = Ê ï 72

Les fréquences médianes normalisées couvrent une plage allant de 16 à 16 000 hertz (tableau 2.2). En acoustique du bâtiment, l’étendue est généralement limitée aux bandes comprises entre 100 et 5 000 hertz. Ces bandes sont parfois regroupées sous les appellations : « graves », « médiums », « aigus ».

L’intensité acoustique d’une onde ne peut être évaluée que par l’inter­ médiaire d’une mesure de pression. Celle-ci est effectuée à 1 aide d un sonomètre, dispositif comprenant un microphone de précision et un voltmètre spécialisé. Le système de détection de cet appareil réagit avec exactitude quelle que soit la forme de l’onde. Il est donc capable d’analyser « globalement » des sons complexes. En adjoignant un filtre adéquat au sonomètre, il est alors possible de simuler la non-linéarité fréquentielle du système auditif humain et, par suite, d’obtenir une mesure représentative de la sensation sonore.

37

PERCEPTION AUDITIVE AUDITIVE

Le filtre est déterminé à partir des caractéristiques du réseau de courbes isosoniques. Comme les tracés diffèrent d’un niveau à l’autre, il faudrait théoriquement définir autant de filtres qu’il y a de courbes. En fait, le nombre a été limité par le choix des niveaux 40, 70 et 100 phones, aux­ quels correspondent respectivement les filtres A, B et C (fig. 2.4).

A1(ABC) correspond à l’affaiblissement apporté par le filtre de pondération A, B ou C pour la bande de tiers d’octave i considérée L’indice i associé à chaque terme (Lpi(ABc)> LPi> Aha/b/c)) rappelle que le calcul est effectué sur une bande donnée et que la valeur numérique de chacun de ces termes est spécifique à cette bande.

~tart RAU 2.3 - AFFAIBLISSEMENT RELATIF DES FILTRES DE PONDE Fréquence (Hz)

Fig. 2.4 - Courbes de pondération normalisées.

Lors d’une mesure, le choix du filtre dépend du niveau d’intensité global de Fonde incidente : - A pour les niveaux faibles (0 à 55 dB) ; - B pour les niveaux moyens (55 à 85 dB) ; - C pour les niveaux forts (> à 85 dB). En pratique, les mesures pondérées sont effectuées avec le filtre de pon­ dération A, quelque soit le niveau, ce qui est pour le moins contestable. La valeur est exprimée en dB(A). Le filtre de pondération D est utilisé pour l’évaluation de la gène sonore causée par les aéronefs. Connaissant le niveau linéaire de pression par bande de tiers d’octave d’une onde, il est possible de calculer le niveau pondéré à l’aide des valeurs indiquées par le tableau 2.3.

16 20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1 000 1 250 1 600 2 000 2 500 3 150 4 000 5 000 6 300 8 000 10 000 12 500 16 000

Courbe A (dB) -5 6 ,7 -5 0 ,5 -4 4 ,7 -3 9 ,4 -3 4 ,6 -3 0 ,2 -2 6 ,2 -2 2 ,5 - 19,1 - 16,1 -1 3 ,4 - 10,9 -8 ,6 -6 ,6 -4 ,8 -3 ,2 -1 ,9 -0 ,8 0 + 0,6 -1 1,0 + 1,2 + 1,3 + 1,2 A 1,0 + 0,5 -0 ,1 - 1,1 -2 ,5 -4 ,3 - 6,6

RATION A, B ET C Courbe C (dB)

Courbe B (dB) -28,5 -24,2 -2 0 ,4 - 17,1 -14,2 -11,6 -9 ,3 -7 ,4 -5 ,6 -4 ,2 -3 ,0 -2 ,0 -1 ,3 -0 ,8 -0 ,5 -0 ,3 -0 ,1 0 0 0 0 -0 ,1 -0 ,2 -0 ,4 -0 ,7 -1 ,2 -1 ,9 -2 ,9 -4 ,3 -6 ,1 -8 ,4

|

-8 ,5 -6 ,2 -4 ,4 -3 ,0 -2 ,0 - 1,3 -0 ,8 -0 ,5 -0 ,3 -0 ,2 -0 ,1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0 ,1 -0 ,2 -0 ,3 -0 ,5 -0 ,8 -1 ,3 -2 ,0 -3 ,0 -4 ,4 -6 ,2 -8 ,5

En acoustique du bâtiment, la pondération des principalement basée sur la courbe A. Cette simplification par le fait que l’amplitude des niveaux de pression transmis est generalemen L e tb le a » 2.4 donne les valeurs normalisées de apporté par le fritte de pondération A P d’octave recouvrant la plage de fréquences 10

Pour chaque bande i, le niveau de pression pondéré A, B ou C est déduit du niveau de pression linéaire par la relation : LPi(ABC) ~ bp; + Ai(ABC) 39

PERCEPTION AUDITIVE

TABLEAU 2.4 - AFFAIBLISSE

Fréquences médianes fm (Hz)

MENT RELATIF NORMALISÉ DU FILTRE DE PONDÉRATION A

Affaiblissement relatif p ar bande 1/3 d'octave

A (dB)

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1 000 1 250 1 600 2 000 2 500 3 150 4 000 5 000

------------------------------------- ---------------

-19,1 -16,1 -1 3 ,4 -1 0 ,9 -8 ,6 -6 ,6 -4 ,8 -3 ,2 - 1,9 -0 ,8 0 + 0,6 + 1,0 + 1,2 + 1,3 + 1,2 + 1,0 + 0,5

Affaiblissement relatif p ar bande d'octave A (dB)

3

- 16,0

-8 ,5

-3 ,0

SOURCES

SOMORES

0

+ 1,0

Par définition, une source sonore est une source acoustique qui, p ar vibration, m et en mouvement l’air situé dans son voisinage.

+ 1,0

3.1

Puissance et intensité acoustique

3.2

Source ponctuelle

3.3

Directivité

3.4

Source linéaire

3.5

Source idéale plane

3.6

Spectre de l'onde sonore

40 41

SO U RCES SO N O RES j j

SO U RCES SO N O RES

3,1

g®nrce ^ a c tu e lle

P u issa n ce et in ten sité acoustique

L’énergie nécessaire à la mise en mouvement des molécules d’air est évi­ demment délivrée par la source, qui peut donc être caractérisée par sa puissance W, celle-ci représentant la quantité d’énergie libérée par unité de temps. L’énergie libérée par la source étant dispersée dans l’espace, un élément quelconque de celui-ci n ’en reçoit qu’une infime partie. Pour l’évaluer, il faut faire appel à la notion de flux, qui consiste à comptabiliser, par unité de temps, la quantité d’énergie traversant un élément de surface S placé perpendiculairement à la trajectoire de l’onde (fïg. 3.1).

Une source acoustique est dite « ponctuelle » lorsqu’elle est de dimen­ sion infiniment petite. . , ,. Les vibrations émises par cette source se propagent dans toutes les direc­ tions de l’espace et forment, si elles sont entretenues, une onde progressive sphérique.

Surface S

Onde progressive Source de puissance W

JJJJ

—► Flux

Distance d Fig.

3 .2

- Dispersion de l'énergie libérée par une source ponctuelle.

Fig. 3.1 - Norton de flux d'énergie.

Le flux est appelé « intensité acoustique I » et est donné par la relation : W I = — O

à une distance d :

(watt par m2)

En conclusion, une source acoustique est caractérisée par sa puissance W, l’effet qu’elle génère sur un élément distant de l’espace est appelé intensité acoustique I. Pour être en accord avec la loi de Weber et Fechner, la puissance d’une source et l’intensité acoustique générée sont exprimées sous forme de niveaux relatifs logarithmiques. Soit:

La surface traversée par le flux étant sphérique, l’intensité acoustique est

W Lw = 10 log —

1

4ttr2

4rcd2

La puissance de la source étant constante, l’intensité acoustique I décroît avec l’éloignement (fig. 3.2).

En effet, l’intensité à une distance d de la source est égale a :

ld

W

^

et l’intensité à une distance double 2d est égale à . W _ W

Wo

L[ = 10 log plo (I0: intensité acoustique de référence égale à 1 0 '12 W/m2) W 0 et I0 sont extrapolés de la pression de référence p0 correspondant au seuil d’audibilité.

S

w _ w

(Le rayon r de la sphère étant alors égal à d.)

Izd “ 4tc(2d)2

(W0: puissance de référence égale à 1 0 '12 W) Et :

_w

\6%d2

Le rayon de la sphère ayant doublé, la multipliée par 4, l’intensité acoustique correspondante par 4. I_d

Soit :

I 2d

4 43

«

SOURCES SONORES

J

SOURCES SONORES

La variation du niveau d’intensité LId - LI2d est donc pour cet exemple : LId - LI2d = 10 logId- 10 logl0 - 10 logI2d + 10 logl0 = 10 logId- 10 logI2d W W = 10 log ----- - - 10 log 47td 167td2 = 10 log W - 10 log 47td2- 10 log W + 10 log lôttd2

= 10 log 16îtd2- 10 log 47td2 = 10 log 16 + 10 log Ttd2- 10 log 4-10 log 7td2 = 10 log 16 - 10 log 4 = 10 log

= 10 log 4

Fig. 3.3 - Directivité d'une source ponctuelle placée à proximité d'un plan réfléchissant.

= 6dB En conclusion, chaque fois que la distance à la source est doublée, le niveau d’intensité acoustique diminue de 6 dB.

.3.2

3.3 Directivité

Indice de directivité Les niveaux d’intensité et de pression acoustique étant exprimés en dB, il est logique de traduire le coefficient de directivité dans le même système. ID = 10 log

En pratique le rayonnement des sources acoustiques n’est pas unifor­ mément réparti. En effet, les caractéristiques physiques et la nature de la source font que l’énergie est en général canalisée dans des directions privilégiées.

3.3.1

Coefficient de directivité Évaluer le coefficient de directivité d’une source sonore consiste à comparer, pour une direction donnée, l’intensité acoustique qu’elle développe à celle qui serait développée par une source ponctuelle de même puissance.

Dans la figure 3.3, la source étant placée sur un plan réfléchissant, toute l’énergie rayonne dans un seul hémisphère, d’où Q = 2.

3.3.3

I fret

Dans l’exemple précédent :

ID = 10 log 2

Soit :

ID = 3 dB

Diagramme de directivité L’élaboration du diagramme de directivité d’une source sonore consiste à représenter sur un graphique circulaire les fluctuations de 1 indice e directivité pour une fréquence donnée. En fait, pour être complet, il faut deux graphiques circulaires : - l e premier représentant les fluctuations dans le plan horizontal (tig. J. ) , _ le deuxième représentant les fluctuations dans le plan vertical.

I SOURCES SONORES SOURCES SONORES

En effet, pour une petite portion l de la source linéaire, l’intensité à une distance d est égale à : Id = W/7td/ et l’intensité à une distance 2d est égale à :

I2d = W/n2d/

La variation du niveau d’intensité est donc égale à : 90°

W W Lu - LI2d = 10 l o g ------- 10 l o g ------8 ndl 8 7t2d/ = 10 log 7i2d/ - 10 log n dl = 10 log

n 2dê ndl

= 10 log 2 Fig. 3.4 - Exemple de diagramme de directivité dans le plan horizontal d'un haut-parleur.

= 3 dB En conclusion, chaque fois que la distance à la source est doublée, le niveau d’intensité acoustique diminue de 3 dB.

3.4 Source linéaire 5.5 Source idéale plane Le trafic autoroutier est l’exemple type de source linéaire . Pour un trafic continu, le bruit se propage selon un système d’ondes cylindriques. La Plî!sf nce de Ia s° urce étant constante, l’intensité acoustique I décroît avec 1 eloignement (fig. 3.5). 4 t'roiT

À une très grande distance d de sa source, observée sur une petite portion Sd de son parcours, une onde progressive sphérique est assimi­ lable à une onde progressive plane (en pratique d > 5 X). Cette approximation permet l’établissement des relations existant entre les grandeurs physiques telles que pression, vitesse des molécules de l’air, densité de l’air, célérité de propagation de l’onde. Un cône élémentaire a intercepte sur la sphère de rayon d la surface S puis sur la sphère de rayon d + Sd la surface S' (fig. 3.6). Sachant que Sd est très petit devant d, la surface S’ est approximative­ ment égale à S. La variation d’intensité acoustique est donc négligeable. L’intensité acoustique générée par une source idéale plane est donc théoriquement constante.

Source Source d

Fig. 3.5 - Dispersion de l'énergie libérée

pQr une source linéaire.

Sd

Fig. 3.6 - Propagation de l'énergie libérée par une source idéale plane.

47

! SOURCES SONORES SOURCES SONORES

3.6 Spectre de l'onde sonore

L analyse spectrale d une onde acoustique consiste à évaluer la réparti ùon de son energie en fonction de la fréquence. Les résultats sont nnrt sur un graphique (fig. 3.7), l’axe des x représente la fréquence l’éche fe

S

m,,"e ; i w des >■représ“ K k

>4t s :

Fig. 3.9 - Densité spectrale d'une onde sonore sinusoïdale.

3.6.2

Fig. 3.7 - Quadrillage semi-logarithmique.

3.6.1

Son composé Le son produit par une vibration périodique complexe est dit « composé ». En effet, une vibration périodique complexe est équiva­ lente à la somme de plusieurs vibrations sinusoïdales harmoniques donc de fréquence f 2f, 3f, etc. (loi de Fourier). La fréquence prédominante est appelée « fondamentale », les autres fréquences sont les harmoniques (fig. 3.10 et 3.11).

Son pur

eLs“ d™ Z ’f l ’L r * at,0n Si” “ SOlda,e de fré
Fig. 3.10 - Représentation temporelle de l'amplitude d'une onde sonore composée.

Fig. 3.8 - Représentation temporelle de l'amplitude a une onde sonore sinusoïdale.

49

SOURCES SONORES g

SO U RCES SO NORES

Id B

f Fig. 3 .1 2 - Analyse spectrale à Af constant d'un bruit blanc. Fig. 3.11 - Densité spectrale d'une onde sonore composée.

3.6.3

B ru it b lan c Le bruit blanc est un mélange complexe et sans harmonie d’une infinité de sons. L’énergie est uniformément répartie sur toute l’étendue des fré­ quences audibles. Le spectre comprend donc une infinité de raies ; par souci de clarté, il est représenté par la ligne joignant le sommet de toutes ces raies. Le nombre de raies étant infini, l’analyse spectrale n’est pas directement réalisable. Toutefois, la mesure de l’énergie par bande de fréquences donne un résultat acceptable. Pour ce faire, la plage de fréquences audibles est découpée en un certain nombre de bandes. L’appareillage de mesure est donc doté d’un filtre réglable caractérisé par : - la fréquence médiane fm; - la largeur de bande Àf. L’analyse peut être faite à Àf constant. Dans ces conditions, chaque bande de fréquence a la même importance, ce qui, d’un point de vue acoustique physiologique, n ’est pas satisfaisant. Pour cette raison, l’analyse se fait généralement à Af/fmconstant, ce qui correspond mieux à la perception de la hauteur tonale. Le filtre est donc successivement calé sur les bandes d’octave ou de tiers d’octave norma­ lisées. Dans ces conditions la quantité d’énergie décelée dans chaque bande augmente progressivement Les deux graphiques ci-après (fig. 3.12 et 3.13) représentent le niveau d’intensité acoustique d’un bruit blanc en fonction de la fréquence. La méthode et les conditions de mesure doivent être impérativement précisées.

f Fig. 3.13 - Analyse spectrale à Af/fm constant d'un bruit blanc.

Dans le cas d’une analyse à Af/fmconstant, l’énergie contenue dans deux bandes d’octave successifs est dans un rapport 2, ce qui correspond a une augmentation de 3 dB du niveau d’intensite acoustique.

3.6.4

B ru it rose Le bruit rose est un mélange complexe et sans barmome cTune mfinMé 4e sons L’énereie est répartie sur toute l’etendue des fréquences au e m a is iZ n — en,proportionnelle conditions, chaque bande d'octave L’analyse à Af/fm constant donne donc un spec (fig. 3.14).

50

g

SOURCES SONORES

Fig. 3.14 - Analyse spectrale à Af / f „ constant d'un bruit rose.

IVEAU

PE

PBESSlO i

ACOUSTIQUE

En un point de l’espace, l’onde générée p a r la source est caractérisée p a r son intensité acoustique et p a r la répartition spectrale de son flux d ’énergie. L ’intensité acoustique correspond au flux d ’énergie p a r unité de surface. La répartition spectrale est identique à celle de la source. Le flux d ’énergie n ’étant p as directement mesurable, il est donc nécessaire de form uler l’intensité acoustique en fonction d ’une grandeur accessible, la pression acoustique.

4.1

Pression acoustique

4.2

Niveau de pression

4.3

Niveau de pression résultant de la juxtaposition de deux ondes

4.4

Som m ation de deux niveaux de pression

4.5

A baque de com position de deux niveaux de pression

4.6

Spectre du niveau de pression

4.7

Niveau de pression global pondéré

4.8

Calcul du niveau de pression global pondéré A

NIVEAU DE PRESSION ACOUSTIQUE f l f l

N IV EAU DE PRESSIO N A C O U STIQ U E

4.1

Niveau de pression résultant de la juxtaposition de deux ondes

Pression acoustique

Au passage d’une onde plane, l’air subit une variation de pression p et les molécules sont animées d’une vitesse v. La pression est donnée par la relation : P = Pocv (p0: masse volumique de l’air ; c : célérité de l’onde.) En posant Zc = p0 c

Un point de l’espace est soumis à deux ondes sonores générées par les sources Sj et S2 (fig. 4.1). À proximité de ce point, la surface élémentaire s est traversée par les flux d’énergie de ces deux ondes. Le flux résultant est donc : I = Ii + I2

p = Zcv

Zc est appelé « impédance caractéristique de l’air ». Source Si

4.2 Niveau de pression Lp?

L’intensité acoustique I est donnée par la relation : I = pv Sachant que : v = £■

i =

E-

Source S2 Fig. 4.1 - Niveau de pression résultant de la juxtaposition de deux ondes sonores en un point de l'espace.

Par définition, le niveau d’intensité est égal à : L! = 10 log

L Soit en remplaçant I par le rapport

Lj = 10 log

Z, 2

Po

La pression p résultant de la juxtaposition de ces deux ondes peut se déduire de l’intensité par la relation : I —p /PocSoit pi et p2 les pressions acoustiques correspondant respectivement au flux d’énergie ^ et I2Le flux d’intensité en s est :

D’où :

2

I - I, + I2 -

Par suite : L’intensité de référence est déduite de la pression de référence par la relation I0 = p02/pc avec p0 = 2 X 1 0 “ 5 Pa, soit I0 = 1 0 “ 12 W/m2. Le niveau de pression est donc : Lp = 20 log £-

L

D’où :

I =

p 0C

p 0C

Z

Pl +P2 Poc

Le niveau d’intensité acoustique est donc :

Po

Q est à noter que, en un point de l’espace, le niveau de pression Lp est numériquement égal au niveau d’intensité Lj.

2

_Pl_+ P l

P 1 + P2 U = 10 log ^ = 10 log •in

Poc 2

Po_

2

= 10 log

,

2

P 1+ P2 2

Po

PoL

55

-H

NIVEAU DE PRESSION ACOUSTIQUE Q

niveau de pression acoustique

O r:

Li — Lp

D ’où :

Lp = 10 log

À partir de cette définition, il est possible de calculer b et I2 connaissant Lpi et Lp2.

2, 2 Pl +P2 2

Po

4.3.1

Lpi = Ln = 10 log

Cas particulier où les pressions pt et p2 sont égales 2

Lp = 10 log

Lp2 = LI2 = 10 log

b b

b

b

b

b

b

b

Pi + Pi = 10 log = 10 log 2 + 10 log 2 2 Po Po Po

I

Sachant que : I = b + b

Po

b b

I

D ’où :

Lp - 3 + Lpl

( Sachant que : Li = 10 log p -*■0

Lr = 10 log

bA bi 10 10 + 1 0 10 7

o

10

l

+

LP = 10 log

Soit :

L p2^

bi

(

O

Sommation de deux niveaux de pression

V V 10 10 + 10 10

lo

Le niveau de pression résultant est donc égal au niveau qui serait obtenu avec une des deux ondes, augmenté de 3 dB.

4.4

b

b " b

Lp — 3 + 10 log Pl —- = 3 + 20 log Pl

Po Soit :

S? 10 10

2

2

D’où :

V 10 10

7

Lpl = 75 dB et l p2 = 82 dB

Le calcul du niveau de pression Lp résultant de la juxtaposition des niveaux Lpl et Lp2 ne peut pas être effectué directement (fig. 4.2). En effet, ce sont les flux d’énergie qui s’additionnent, il est donc néces­ saire de retrouver les flux b et I2 à partir des niveaux de pressions Lpi et Lp2. La définition des logarithmes est telle qu’à : y = log10x, correspond : x,= 1 0 y.

f

D'où:

25

82

Lp = 10 lo g (m 10+10,0J

Lp= 10 log (107'5 + 108,2) = 82,79 dB Le niveau de pression résultant est, dans cet exemple, légèrement supérieur à la plus forte des deux pressions. Si maintenant Lpl = Lp2 = 82 dB, Lp devient égal à : Lp = Lpl + 3 dB = 85 dB

La sommation de deux niveaux de pression donne un résultat toujours supérieur au plus fort des deux niveaux. L’augmentation est comprise entre 0 et 3 dB.

Source S

Le calcul du niveau résultant peut être étendu à un nombre quelconque de niveaux primaires, en additionnant l’ensemble des 10 (Lp/10). 2?

Soit :

Fig. 4.2 - Sommation de deux niveaux de pression en un point de l'espace.

I 56

Lp = 10 log £ 1 0 10

g

NIVEAU DE PRESSION ACOUSTIQUE H

NIVEAU d e p r e s s io n a c o u s t iq u e

4.5 Abaque de composition de deux niveaux de pression

Le niveau de pression résultant de la juxtaposition des niveaux Lpl et L peut être facilement déterminé à l’aide de l’abaque représenté ci-dessous

(%. 4.3).

répartie sur une vaste plage de fréquences dont seulement une fraction est audible. Pour être en accord avec le processus de perception de la hauteur tonale, la répartition de l’énergie est mesurée par bande d’octave ou de tiers d’octave. La pression acoustique étant la seule grandeur mesurable, il est logique de connaître la répartition du niveau de pression. La mesure s effectue à l’aide d’un sonomètre muni d’un banc de filtres. Le niveau de pression correspondant à chaque bande est reporté sur un graphique semilogarithmique. Dans le graphique ci-dessous (fig. 4.4), le niveau de pression est mesuré par bande de tiers d'octave. Les valeurs sont portées sur le graphique à l'aplomb des fréquences médianes correspondantes.

Fig. 4.3 - Abaque de composition de deux niveaux de pression.

Pour utiliser cet abaque, il suffît de calculer la différence existant entre les deux niveaux primaires et de porter cette valeur sur l’axe des x. Le point de la courbe correspondant indique sur l’axe y la valeur à ajouter au niveau le plus élevé pour obtenir le niveau résultant. [exemple

H Lp, = 82 dB et Lp2 = 76 dB D'où : Lpl - Lp2 = 6 dB La majoration par rapport à Lp, est de

1

dB, soit Lp = 82 + 1 =83 dB.

4.6 Spectre du niveau de pression

La connaissance de la répartition spectrale de l’énergie véhiculée par une onde sonore est indispensable en acoustique. L’énergie est en général

Fig. 4.4 - Exemple de répartition spectrale d'un niveau sonore relevé en un point de l'espace.

59

Q

N IV EAU DE PRESSIO N A C O U ST IQ U E

N IVEAU DE PRESSIO N A C O U STIQ U E

La répartition spectrale par bande d’octave peut être facilement calculée à partir des valeurs mesurées par bande de tiers d’octave. En effet, une bande d’octave contient 3 bandes de tiers d’octave, le niveau correspon­ dant à la juxtaposition de ces trois bandes est : r

LP = 10 log

V

Le niveau global pondéré LP(A), exprimé en dB(A), est alors obtenu par sommation des différents niveaux de pression pondérés par bande.

L p3 \

10 10 + 10 10 + 10 10 V

L P i( A )

/

Soit :

Le tableau ci-dessous donne, pour les différentes bandes d’octave de fré­ quence médiane fm, le niveau Lp correspondant à la juxtaposition des niveaux Lpl, Lp2, Lp3 des 3 sous-bandes :

Lp3

IQLpUlO

50

52

10 000

56

58

58

58

58

58

fm (Hz)

Lpi

125

40

250 500

|0Lp3/lO

X 10Lpi'“

100 000

158 489

268 489

5,43

54,3

398 107

630 957

630 957

1 660 022

6,22

62,2

630 957

630 957

630 957

1 892 872

6,28

62,8 , 55,8

log Z

En effet, l’affaiblissement relatif A; du filtre étant parfaitement connu, le niveau de pression pondéré LPi (A) (exprimé en dB) correspondant à chaque bande de fréquence peut être aisément calculé. Soit : Lpi(A) = LPi + A;

Lp = 10 log Z

1K

54

48

48

251 189

63 096

63 096

377 380

5,58

2K

50

46

40

100 000

39 811

10 000

149 811

5,18

51,8

4K

36

26

22

3 981

398

158

4 538

3,66

36,6

LP{a) = 10 log S 10 10

Le tableau suivant donne les affaiblissements du filtre de pondération A par bande d’octave :

Bandes d ’o ctav e

Affaiblissement (dB)

125

250

500

11C

2K

4K

- 16,0

- 8 ,5

-3 ,0

0

+ 1,0

+ 1,0

Le niveau de pression d'une onde acoustique est par bande d'octave :

B a n d e s d 'o cta v e

Niveau LPj (dB)

125

54,3

250

62,2

500

1K

2K

4K

62 ,8

55,8

51 ,8

3 6 ,6

Le niveau de pression pondéré A est pour chaque bande d'octave :

4.7 Niveau de pressi®n global pondéré B an d e s d 'o c ta v e

Niveau LPi (dB) Affaiblissement (dB)

L’insertion dans la chaîne de mesure d’un filtre unique permet d’évaluer globalement la quantité d’énergie véhiculée par une onde sonore. Le rôle de ce filtre est de limiter, et éventuellement, de modeler la bande pas­ sante de la chaîne de mesure. Le filtre est donc : - soit un simple passe bande (125 Hz - 4 000 Hz par exemple), l’indi­ cation du sonomètre représente alors le niveau de pression global exprimé en dB ; - soit un filtre de pondération (A, B ou C), l’indication du sonomètre représente alors un niveau de pression global pondéré en dB(A, B ou C).

Niveau Lp, (A) (dB)

250

500

1K

2K

4K

54,3

62 ,2

6 2 ,8

55 ,8

51 ,8

36 ,6

- 16,0

- 8 ,5

- 3 ,0

0

+ 1,0

+ 1,0

53,7

5 9 ,8

5 5,8

52 ,8

3 7 ,6

125

38,3

Le niveau de pression global pondéré A est : L P i(A )

Lp(A) = 10 log I 10 10 38J3

Soit :

5^7

59^8

55J3

52^8

37,6

LP(A) = 10 log ( l0 10 + 10 10 + 10 10 + 10 10 + 10 10 + 10 ,0 J Lp(a) = 62,5 dB(A)

Il est à remarquer que le niveau global linéaire (non pondéré) est :

büi

LP = 10 log Z 1010

4.8 Calcul du niveau de pression global pondéré A Soit :

LP = 66,4 dB

Connaissant le spectre du niveau de pression d’une onde acoustique, il est possible d’en déterminer le niveau global pondéré A.

61

5 P H @ P H g M T 0 © § i

i

'

i

l

5.1

Cham p libre

5.2

Réflexion

53

Propagation en espace d o s

i

O iBE

ACOUSTIQUE

63

PROPAGATION D'UNE ONDE ACOUSTIQUE | Q

PROPAGATION D'UNE ONDE ACOUSTIQUE

Réflexion

5.1 Champ libre

Les vibrations émises par une source ponctuelle se propagent uniformé ment dans l’espace. L’intensité acoustique décroît théoriquement de 6 dB chaque fois que l’éloignement par rapport à la source double (20 dB lorsque la distance est multipliée par 10).

Une onde acoustique est déviée de son trajet lorsqu’elle rencontre un obstacle rigide et de grandes dimensions par rapport à sa longueur d’onde. Le phénomène est appelé « réflexion ». L’onde incidente frappe l’obstacle selon un angle (p; par rapport à la nor­ male. L’onde réfléchie repart selon un angle (pr égal à (p; (fig. 5.2).

En fait, à cette atténuation théorique s’ajoute une atténuation dite « atmosphérique » d’autant plus décelable que la fréquence de la source est élevée (fig. 5.1).

F i g . 5 . 2 - Réflexion d'une onde acoustique : l'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence.

Le trajet d’une onde sonore est donc prévisible malgré la présence d’obs­ tacles. La méthode utilise les lois de l’optique. L’acoustique est dite

8 kHz

4 kHz

2 kHz

1 kHz

Théorique

Fig. 5 . 1 - Atténuation de l'intensité acoustique en fonction de l'éloignement (à température et taux d'humidité constants).

« géométrique ». L’expérience montre que l’intensité acoustique de l’onde réfléchie est inférieure à celle de l’onde incidente. Une partie de 1 énergie est absorbée pendant la réflexion. . . Le matériau constituant l’obstacle est caractérisé par le coefficient d’absorption a , tel que : absorbée

a — pp. v v in cid en te La température ambiante et le taux d’humidité ont aussi une influence sur la décroissance de l’intensité acoustique. L’expérience montre que pour une fréquence donnée, l’atténuation est maximale pour un taux d’humidité faible (15 à 20 % ) et une température comprise entre 0 et 15 °C.

D’où

W

réfléchie

—

^ in c id e n te ( 1

En pratique, l’atténuation atmosphérique reste négligeable tant que la fréquence de la source est inférieure à 500 Hz et d’une façon générale lorsque l’éloignement est faible (d < 50 m). 65

PROPAGATION D'UNE ONDE ACOUSTIQUE PRO PA G A TIO N D'U N E O NDE A C O U ST IQ U E

Source image

5.3 Propagation en espace clos

La source sonore étant placée à l’intérieur d’un espace clos, l’onde subit une succession de réflexions sur les parois (fig. 5.3). À chaque réflexion, l’énergie décroît d’une quantité définie par le facteur (1-a ) de la paroi concernée.

Fig. 5.4 - Représentation dans un plan du trajet

Fig. 5.3 - Réflexions successives d'une onde sonore sur les parois d'un local.

Soit a l , a2, a 3 ,... an , les coefficients d’absorption des matériaux cor­ respondant à chaque réflexion. À la énième réflexion, l’énergie réfléchie résultante est :

9 de l'onde directe et de la 1 - reflex.on.

5 3 .3

Cham p diffus

Wr = W; (1-al) (l-a2) (l-a 3 )... (1-an) Dans le cas d’un matériau unique, l’énergie résultante est : W r = W i (1 - a ) n

5.3.1

de réflexions est infini.

Prem ières réflexions Dans un espace clos, une source sonore émet une impulsion. Un récep­ teur reçoit une onde directe, puis la première onde réfléchie, suivie de la deuxième et ainsi de suite. L’acoustique géométrique permet de déter­ miner le trajet des différentes réflexions. L’exemple ci-après (fig. 5.4) montre le parcours de l’onde directe et de la première onde réfléchie correspondant au trajet le plus court.

5.3.2

Source image En fait, tout se passe comme si l’onde réfléchie était générée par une source virtuelle image, placée de façon symétrique par rapport à la paroi. Dans l’exemple précédent, la source image est dite de « premier ordre », parce que l’onde réfléchie atteint le récepteur après une seule réflexion. Si l’onde réfléchie atteint le récepteur après n réflexions, il y a n sources images, la dernière étant d’ordre n.

Fig. 5.5 - Un champ diffus est genere par une multitude de reflexions.

67

Q

PROPAGATION D'UNE ONDE ACOUSTIQUE

Tout le volume du local est alors soumis à une multitude d’ondes uni­ formément réparties, mais de directions quelconques. L’ensemble de ces ondes constitue le champ diffus. Le champ diffus étant complexe, son intensité acoustique ne peut êtj\évaluée que par des moyens statistiques. Pour simplifier les calculs, il est admis que l’énergie réfléchie est uniformément répartie (hypothèse de la diffusion homogène).

5.3.4

Cham p réverbéré Le champ réverbéré correspond à l’ensemble des ondes réfléchies, soit : - les premières réflexions ; - le champ diffus. Lorsque l’émission de la source sonore est continue, le champ réver­ béré est confondu avec le champ diffus. En effet, les premières réflexions sont générées à l’établissement de l’onde et sont rapide­ ment absorbées.

5.3.5

Fie

5 . 6 - Le niveau de pression relevé par le récepteur dépend de la distance qui le sépare de la source.

Temps de réverbération L’émission de la source sonore étant brusquement coupée, le champ diffus n’est plus entretenu. Les différentes ondes réfléchies terminent tour à tour leur parcours, l’intensité acoustique du champ réverbéré décroît progressivement jusqu’à devenir nul. Par définition le temps de réverbération Tr correspond à la durée néces­ saire à une diminution de 60 dB du niveau sonore après arrêt de la source.

5.3.6

Répartition du cham p direct et du champ réverbéré Une source ponctuelle située au centre d’un espace clos émet une onde sonore continue (fig. 5.6). Un récepteur chargé de relever la pression acoustique est placé à proximité de la source, puis en est progressive­ ment éloigné. L’expérience montre qu’en fonction de l’éloignement, le récepteur est soumis au champ direct de la source, puis au champ réverbéré régnant dans le local (fig. 5.7). En effet, pendant une première phase, le niveau d’intensité acoustique décroît à raison de 6 dB pour chaque doublement de la distance, ce qui correspond à la propagation d’une onde en champ libre. Pendant la deuxième phase, le niveau d’intensité acoustique reste constant, ce qui correspond à la présence d’un champ diffus. Le passage du champ direct au champ réverbéré s’effectue à la distance critique.

Fig.

5 .7

- Répartition du champ direct et du champ réverbéré.

69

— */

ÛBÉRATION 13

I/ /I •U

6 -V B O R I S

PE

LA

KÉW EBBÉBATiOW

Historiquement, le physicien am éricain W. Sabine entreprit le prem ier l’étude du champ réverbéré. Ses travaux aboutirent à l’établissement d ’une form ule perm ettant de calculer la durée de réverbération d ’une salle. À l’aide de cette form ule, il était donc désormais possible de définir au cours d ’un projet de salle, la nature et la répartition des m atériaux nécessaires à l’obtention d ’une durée de réverbération adéquate. La m éthode de Sabine étant imparfaite, Eyring, Millington, et plus récemment Pujolle, proposèrent tour à tour une nouvelle formule. Malgré ses limites, la form ule de Sabine est la plus utilisée, car elle est très facile à mettre en œuvre. Elle est comm unément appelée «form u le de Sabine ».

6.1

Form ule de Sabine

6.2

A utres form ules

6.3

Calcul du tem ps de réverbération d'un local

6.4

M esure du tem ps de réverbération

H

THÉORIE DE LA RÉVERBÉRATION

6.1

THÉORIE DE LA RÉVERBÉRATION H

Formule de Sabine

Le facteur S a mest appelé « aire d’absorption équivalente ». Il correspond à la surface A de matériau parfaitement absorbant nécessaire pour obtenir la même absorption que la surface S. Socm= A = SiOq + S2oc2 +• ■■+ 6notn

Les travaux de Sabine débutèrent par une série d’expériences. Il const- t tout d abord que dans la salle où il effectuait ses expériences, après Par!*3 de la source sonore, la durée de la réverbération était la même en to^ point. Il en conclut que l’énergie était selon toute vraisemblance u n ifié mément répartie (hypothèse de la diffusion homogène). Il constata ensuite qu’en doublant la puissance de la source, la durée H réverbération augmentait d’une quantité ATr, puis en doublant t nouveau la puissance de la source, la durée de la réverbération augmen tait de la même quantité ATr. Cette expérience montre que la durée de réverbération est d’autant plUs grande que la puissance initiale de la source est élevée, mais aussi que énergie absorbée par intervalle de temps correspond à une fraction constante de l’énergie initiale. La décroissance de l’énergie est donc exponentielle.

6 . 1.1

Coefficient d'absorption a

En utilisant le symbole S pour indiquer qu’il s’agit de la somme des facteurs Sa, A devient : A = X Sa

g1

Temps de réverbération Tr L’appréciation de la durée de réverbération d’une onde sonore est sub­ jective puisqu’elle dépend de niveaux sonores perçus (niveau sonore initial, limite de perception où l’onde réfléchie devient inaudible^ Pour obtenir une mesure précise et reproductible, Sabine eut 1 idée de fixer un seuil relatif de décroissance du niveau sonore (- 60 dB) et donc de déterminer le temps écoulé entre l’extinction de la source et le fran­ chissement de ce seuil. Le temps de réverbération Tr (parfois noté RT60), exprime en secondes, correspond donc à la durée nécessaire à une diminution de 60 dB du niveau sonore après arrêt de la source. Il est donné par la relation : V Tr = 0,16 A

La faculté d’absorption d’un matériau est caractérisée par le coefficient a , tel que : a =

W v Ÿ absorbée

winri,

in cid e n te

L énergie absorbée est une fraction de l’énergie incidente, par conséquent : 0
6 . 1.2

Coefficient d'absorption m oyen ccn Les parois d une salle sont rarement homogènes, ne serait-ce que par la présence des ouvertures (portes ou fenêtres). Pour calculer la quantité énergie absorbée par une cloison, il faut donc déterminer un coefficient d absorption moyen ocm représentatif de l’ensemble des constituants. s °it une cloison constituée d’éléments de surface S 1; S2)... Sn et a ,, a , . . . a n es coefficients d absorption correspondants. Le coefficient d’absorption moyen a m est tel que :

^

Socm — SjOCj + S2ot2 + ...+ Snocn —(Sjoq + S2a 2 + ...+ Sna J /S

(V : volume de la salle en m 3 ; A : aire d’absorption équivalente en m .) Sans entrer dans le détail des calculs, il faut savoir que la formule de Sabine est basée sur deux hypothèses selon lesquelles : —l’énergie est uniformément répartie (champ diffus homogène) , - l’absorption est continue et homogène. De plus le parcours effectué par l’onde sonore entre deux réflexions est supposé constant. Il est appelé « libre parcours moyen » et donne par la relation :

y lm

=

4

g

6.1.4 M esure en laboratoire du coefficient d'absorption a d'un m atériau La mesure du coefficient d’absorption a est réalisée dans une chambre réverbérante (fig. 6.1). , , , • Le principe consiste à relever les temps de réverbération du local d essai avant et après introduction d’un échantillon de matériau et d déduire, par calcul, la variation de l’aire d’absorption équivalente. Soit T0 le temps de réverbération à vide de la chambre :

T " = °'1 6 1 = ° '16 s k

72

73

3

THÉORIE DE LA RÉVERBÉRATION H

théorie de la réverbération

Mesure du coefficient d'absorption a d'un panneau de laine de verre

V : volume de la chambre réverbérante ; A0 : aire d’absorption équivalente des parois (à vide) ; S0:surface des parois de la chambre réverbérante ; «o: coefficient d’absorption moyen des parois (à vide).

Volume de la chambre réverbérante : Surface des parois de la chambre réverbérante : Surface de l'échantillon :

L échantillon de matériau étant placé dans la chambre, le temps de réverbération devient : T rel="nofollow"> = 0,16 J

v = 200 m3. S0 = 200 m2. S, = 12 m .

En posant :

K, = 0,16 /

= 0,16 Z j

Et :

K. = 0,16 V = 0rl6

= 2,67

- 0.16

Ai

s °it S 1 la surface de l’échantillon et recherché.

oq

Le coefficient est alors :

le coefficient d’absorption

L échantillon occupe une partie de la surface initiale, l’aire d’absorption équivalente devient :

Soit, pour l'ensemble des 18 bandes de tiers d'octave, les valeurs indiquées au tableau 6 . 1 .

Ai = (S0 - Si) ot0 + Sittj Aj — S0oc0—S^o + S!0Cj = A0 + Si («i — oc0) s° it :

Si « i = 0 , 1 6 ^ - 0 , 1 6 ^ + 5 / 0 , 1 6 - ^ " ) 1 1 H V s0i 0y D’où :

T A B L E A U 6.1 - D ÉT ER M IN A T IO N DU C O EF F IC IEN T D 'A B S O R P T IO N a D'UN P A N N EA U D E LAINE D E V E R R E

Si«i = Al - A0 + SjOCq

1 " ) + 0,16 — T, SnTn

Les mesures sont effectuées sur les 18 bandes de tiers d’octave comprises entre 100 Hz et 5 000 Hz. Pour tenir compte d’éventuels problèmes d homogénéité du champ acoustique, les temps de réverbération sont relevés en divers emplacements du local d’essai. Les valeurs destinées aux calculs correspondent aux moyennes arithmétiques des différentes séries de résultats.

1/T0

1/Tr 1/T0

0, 0813

0,0730

8,3 V3

8,6

0,1 16

0,0917

6,5

5,0

0 ,2 00

200

6,2

4,6

2 50

6,3

3 15

T0

T,

1/Ti

100

13,7

12,3

125

10,9

160

B an d es

K^I/T-i -1/To)

K0/T„

cx-i =

K-j(1 /T i —1/T q) + K 0/T0

2 2 , 2~3

1 1 ,7 '3

0,03

2 4 , 5~3

6 5 , 5~3

14,7~3

0 ,0 8

0,154

46 , V3

1 23,2~3

2 4 , 6~3

0,15

0 ,2 17

0,161

5 6 , 1“3

1 49,8~3

2 5 , 8~3

0,18

4,3

0,2 33

0,159

7 3 , 8~3

197,1~3

2 5 ,4-3

0,22

6,1

3,5

0,2 86

0,164

121,8~3

3 2 5 , 2"3

2 6 , 2-3

0,35

400

6,0

3,0

0 ,3 3 4

0 ,1 6 7

1 6 6 ,7~3

4 4 5 , 0-3

2 6 , 7-3

0,47

5 00

6,5

2,6

0 ,3 8 5

0,154

2 3 0 , 8“3

6 1 6 , 2-3

2 4 , 6“3

0,6 4

6 30

7,1

2,5

0,4 00

0,141

259 , V 3

6 9 2 ,0~3

2 2 , 5~3

0,71

8 00

7,1

2,4

0,41 7

0,141

2 7 5 , 8-3

7 3 6 ,4"3

2 2 , 5-3

0,76

1 000

6 ,4

2,1

0,4 76

0 ,1 5 6

3 1 9, 9”3

8 5 4 , 2~3

2 5 , 0-3

0,88

1 250

6,2

2,0

0,5 00

0,161

3 3 8 , 7“3

9 0 4 ,4~3

2 5 , 8-3

0,93

1 6 00

5,6

2,0

0 ,5 0 0

0 ,1 7 9

3 2 1 ,4~3

8 5 8 , 2-3

2 8 ,6 ' 3

0,89

2 0 00

4,5

1,9

0,5 26

0 ,2 2 2

3 0 4 , V3

8 1 1 ,9~3

3 5 , 6-3

0,85

2 500

3,9

1,8

0,5 55

0 ,2 5 6

299 , r 3

7 9 8 , 7~3

41,0'3

0 ,8 4

3 150

3,2

1,7

0 ,5 88

0 ,3 1 2

2 1 5 ,T 3

736,2'3

5 0 ,0 ' 3

0,79

2,5

1,4

0 ,7 1 4

0 ,4 0 0

314,3~3

83 9 , V3

6 4 , 0-3

0,90

4 000 5 0 00

1,8

1,2

0,83 3

0 ,5 5 5

2 7 7 , 8~3

7 4 1 ,7~3

8 8 ,9-3

0,83

Fig. 6.1 - Mesure du coefficient d'absorption a d'un matériau,

méthode de la chambre réverbérante.

75

THÉORIE DE LA RÉVERBÉRATION H H

THÉORIE DE LA RÉVERBÉRATION

0

2.2

Formule de Millington

La figure 6.2 présente les résultats sous forme de graphique.

La formule de Millington est basée sur l’hypothèse de la diffusion homog L H n revanche l’absorption est supposée discontinue et non Le temps de réverbération est donné par la relation :

__________ —------ -------

Tf ~ 0,16 - S Sffiog ( l - aï)

6 .2 3

Formule de Pujolle La formule de Pujolle est basée sur la théorie des sources images. Cette théorie permet de calculer avec précision le libre parcours moyen lro fonction de la forme de la salle. 1

100

125

160 200

250

315 400

500

630 800

1K

1,25X 1,6K

2

K

2,5K3,15K

4K

= - ( J l F T l 2 + JP T h "2+ 6

f (Hz)

(L, 1, h : dimensions de la salle.) Le temps de réverbération est donné par la relation : Fig. 6.2 - Représentation par bande de tiers d'octave du coefficient d'absorption a d'un panneau de laine de verre.

c log ( 1 - 0tm)

6.2 A u tre s formules

(c : célérité ; a m : coefficient d’absorption moyen.)

L’évaluation du coefficient d’absorption a d’un matériau par la méthode de la chambre réverbérante donne parfois des résultats incohérents ( a > 1). Ceci est dû au fait que la formule de Sabine est seulement exacte dans le cas de salles très réverbérantes ( a <<1).

6.2.4

Choix d'une form ule formules s’explique par le des hypothèses ou des méthodes de calcul differente , résultats par leurs auteurs respectifs étant d’améliorer la précision des résultats pour différents cas de figure.

6.2.1

Form ule d'Eyring La formule d’Eyring est basée sur l’hypothèse de la diffusion homogène, en revanche l’absorption est supposée discontinue (à chaque réflexion) et homogène. Le temps de réverbération est donné par la relation :

Tr = 0,16 - S Log (1 - a m) ' : :m; coefficient d’absorption moyen.)

par la méthode de la chambre réverbérante a 1 aide de Sabine).

,

9

THÉORIE DE LA RÉVERBÉRATION Q

t h é o r ie d e l a r é v e r b é r a t io n

6.3 Calcul du tem ps de réverbération d'un local

- Béton lisse (murs - ouvertures) :

SB= ST - (Sp + S„) - 72 SB= 62,1 m12*4S, SP=Lx l= 7 x 5 SP = 35 m2 Ss =Lx i =7 x 5 Ss = 35 m2

- Plafond : _ Sol :

L’application de la formule de Sabine permet de calculer le temps de réverbération d’un local.

(3,9 + 6 )

. Coefficients d'absorption des différents matériaux (par bande d'octave) :

Soit

T r = 0,16 X

A

(V : volume du local ; A : aire d’absorption équivalente.) L aire ^d absorption équivalente A représente la surface théorique de matériau parfaitement absorbant ( a = 1) qui provoquerait la même durée de réverbération. A = SjOtj + S2a 2 + ...+ Sna n Sj, S2). .. Sn représentent les différentes surfaces de matériaux constituant le local et a 1; a 2,... cxn les coefficients d’absorption respectifs. Puisque 1 absorption des matériaux varie avec la fréquence de l’onde incidente, 1 aire A doit être calculée par bande d’octave ou de tiers d’octave.

6.3.1

Méthode 1. Calculer le volume du local (V = L X 1 x H). 2. Recenser les matériaux utilisés. 3. Rechercher la valeur des coefficients a correspondant (par bande de fréquence). 4. Recenser les différentes surfaces en fonction des matériaux. 5. Calculer la valeur de ces surfaces (S = ? x ?). 6. Calculer, par bande de fréquence, les produits Sa. 7. Calculer, pour chaque bande de fréquence, la somme des Sa. 8. Appliquer, pour chaque bande de fréquence, la formule de Sabine. -" ■

'=

A

s crbération d'un local vide

Soit un local dont les caractéristiques sont : Dimensions . longueur = 7 m ; largeur = 5 m ; hauteur = 3 m Ouvertures . vitrages = 2 m x 1,5 m (x 2) ; portes = 0,9 m x 2,15 m (x 2). Matériaux, rnuis béton lisse; so l: parquet sur lambourdes; portes isoplanes ■ vitrages : vene ordinaire. 1Volume : Ifurfaces :

- Ensemble murs et ouvertures :

B a n d e s d 'o cta v e

125

250

500

1K

2K

4K

portes (type isoplane)

0,3

0,2

0,2

0,1

0,07

0,04

Vitrages (verre ordinaire)

0,35

0,25

0,18

0,12

0,07

0,04

Murs (béton lisse)

0,01

0,01

0,01

0,02

0,05

0,07

plafond (plâtre peint)

0,01

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

Sol (parquet sur lambourdes)

0,2

0,15

0,12

0,1

0,08

0,07

• Calcul des Sa (par bande d'octave) ;

B an d e s d 'o cta v e

125

250

500

1K

2K

4K

Portes (3,9 m2)

1,17

0,78

0,78

0,39

0,27

0,16

Vitrages (6 m2)

2,1

1,5

1,08

0,72

0,42

0,24

Murs (62,1 m2)

0,62

0,62

0,62

1,24

3,1

4,3

Plafond (35 m2)

0,35

0,35

0,7

1,05

1,4

1,75

Sols (35 m2)

7

5,25

4,2

3,5

2,8

2,45

• Calcul de la somme des Sa (pour chaque bande d'octave) :

B an d e s d 'o cta v e

A = X Sa

ST = 2 x (L + I) x H = 2 x (7 + 5) x 3 ST = 72 m2 Sp = 2 x (0 ,9 x 2 ,1 5 ) Sp = 3,9 m2 Sv = 2 x (2 x 1,5) S, = 6 m2

250

500

1K

2K

4K

11,24

8,5

7,38

6,9

7,99

8,9

• Calcul du temps de réverbération (par bande d'octave) :

V =LxlxH =7x5x3 V = 1 05 m 12345678

125

125

250

500

1K

2K

4K

0,16V

16,8

16,8

16,8

16,8

16,8

16,8

A = E Sa

11,24

8,5

7,38

6,9

7,99

8,9

1,5

2,0

2,3

2,4

2,1

1,9

B a n d e s d 'o cta v e

Tr(s) = 0,16V/A

79

THÉORIE DE LA RÉVERBÉRATION f l

t h é o r ie d e l a r é v e r b é r a t io n

6.3 Calcul du tem ps de réverbération d'un local

SB = St - (Sp + SJ = 72 - (3,9 + 6 ) SB= 62,1 m2 SP = L x l = 7 x 5 Sp = 35 m2 Ss = L x l = 7 x 5 Ss = 35 m2

- Béton lisse (murs - ouvertures) : - Plafond : - Sol :

L application de la formule de Sabine permet de calculer le temps H reverbération d’un local. y ae

®Coefficients d'absorption des différents matériaux (par bande d octave) .

Soit :

T r = 0,16 -

A

( V . volume du local ; A : aire d’absorption équivalente.) L aire d absorption équivalente A représente la surface théorique de matériau parfaitement absorbant ( a = 1) qui provoquerait la même duree de réverbération.

A = SjOq + S2a2 +...+ Snocn Sl5 S2 •Sn représentent les différentes surfaces de matériaux constituant e local et^oq, a 2, ... a n les coefficients d’absorption respectifs. Puisque l’absorption des matériaux varie avec la fréquence de l’onde incidente, 1 aire A doit être calculée par bande d’octave ou de tiers d octave.

6.3.1

[exèm pi F

250

500

1K

2K

0,3

0,2

0,2

0,1

0,07

0,04

Portes (ty p e iso p la n e )

0,35

0,25

0,18

0,12

0,07

0,04

V itrag es (v e rre o rd in a ire )

0,01

0,01

0,01

0,02

0,05

0,07

M urs (b é to n lisse)

0,01

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

Plafond (p lâ tre p ein t)

0,2

0,15

0,12

0,1

0,08

0,07

Sol (p a r q u e t s u r la m b o u rd e s )

• Calcul des Sa (par bande d'octave) :

125

250

500

1K

2K

4K

Bandes d 'o cta v e

Portes (3,9 m2)

1,17

0,78

0,78

0,39

0,27

0,16

1. Calculer le volume du local (V = L X 1 x H). 2. Recenser les matériaux utilisés. 3. Rechercher la valeur des coefficients a correspondant (par bande de fréquence).

Vitrages (6 m2)

2,1

1,5

1,08

0,72

0,42

0,24

Murs (62,1 m2)

0,62

0,62

0,62

1,24

3,1

4,3

Plafond (35 m2)

0,35

0,35

0,7

1,05

1,4

1,75

4. Recenser les différentes surfaces en fonction des matériaux. 5. Calculer la valeur de ces surfaces (S = ? x ?). 6. Calculer, par bande de fréquence, les produits Sa. 7. Calculer, pour chaque bande de fréquence, la somme des Sa. 8. Appliquer, pour chaque bande de fréquence, la formule de Sabine.

Sols (35 m2)

7

5,25

4,2

3,5

2,8

2,45

Méthode

Ca,cul du temps de réverbération d'un local vide Soit un local dont les caractéristiques sont :

Dimensions : longueur = 7 m ; largeur = 5 m ; hauteur = 3 m Ouvertures : vitrages = 2 m x 1,5 m (x 2) ; portes = 0,9 m x 2 15 m (x 2) Maténaux : murs : béton lisse ; sol : parquet sur lambourdes ; portes isoplanes ■ vitrages : verre ordinaire. M • Volume : • Surfaces : - Ensemble murs et ouvertures : - Portes : - Vitrages :

78

125

4K

ijandes d 'o cta v e

V = L x Ix H = 7 x 5 x 3 V = 105 m3 ST = 2 x (L + I) x H = 2 x (7 + 5) x 3 ST = 72 m2 Sp = 2 x (0,9 x 2,15) Sp = 3,9 m2 Sv = 2 x (2 x 1,5) Sv = 6 m2

• Calcul de la somme des Sa (pour chaque bande d octave) .

B an d e s d 'o cta v e

A = X Sa

125

250

500

1K

2K

4K

11,24

8,5

7,38

6,9

7,99

8,9

. Calcul du temps de réverbération (par bande d'octave) :

250

500

1K

2K

4K

125

16,8

16,8

16,8

16,8

16,8

16,8

0,16V

11,24

8,5

7,38

6,9

7,99

8,9

A = X Sa

1,5

2,0

2,3

2,4

2,1

1,9

B an d e s d 'o cta v e

Tr(s) = 0,16V/A

79

H

THÉORIE DE LA RÉVERBÉRATION

t h é o r ie de l a r é v e r b é r a t io n

6.4 M esure du tem ps de réverbération

H

seuil d'inaudibilité de l'onde et, par conséquent, raccourcir la durée apparente de la réverbération. Pour évaluer le temps de réverbération, il faudrait théoriquement repérer le point de la droite correspondant à une chute relative de 60 dB du niveau d’intensité acoustique. Or, pour que ce point existe, te niveau du bruit ambiant devrait donc être inférieur au niveau initial de Fonde réverbérée, d’au moins 60 dB. Cette condition étant rarement respectée, l’évaluation du temps est extrapolée d’un relevé correspondant à une chute de plus faible amplitude (généralement 15 dB). Le début de la décroissance du niveau d’intensité étant relativement difficile à localiser sur 1e tracé, la chute de 15 dB est repérée entre les points - 5 dB et - 20 dB.

Par définition, le temps de réverbération Tr correspond à la durée néce saire pour obtenir une diminution de 60 dB du niveau d’intensit' sonore après arrêt de la source (en espace clos). e La mesure du temps de réverbération est une application directe de cett définition. e L’utilisation d’un enregistreur graphique permet de visualiser les varia tions du niveau sonore en fonction du temps. Il est alors possible d observer, après extinction de la source, la chute du champ réverbéré (fig. 6.3). La vitesse de défilement du papier étant connue, l’évaluation de la durée du phénomène est obtenue par une simple mesure de distance.

Soit 8T le temps correspondant à une décroissance de 15 dB du niveau d’intensité acoustique. _ Le temps de réverbération théorique recherché est donc : Tr = 4 x ôT.

2

Mode opératoire Le temps de réverbération d’un local est directement tributaire de la faculté d’absorption des matériaux qui 1e constituent. Or cette caracté­ ristique varie en fonction de la fréquence, il est donc nécessaire d’effectuer la mesure du temps de réverbération sur chacune des bandes d’octave ou de tiers d’octave. Le principe (fig. 6.4) consiste à émettre un bruit rose et à observer, après coupure du générateur, la décroissance du signal au travers d’un banc de filtres (octave ou tiers d’octave). Pour tenir compte d’éventuels problèmes d’homogénéité du champ acoustique, il est parfois nécessaire de relever 1e temps de réverbération en divers emplacements. Pour chaque bande, 1e résultat final est obtenu par moyenne arithmétique des différents relevés.

~ Exemple de tracé de la durée de réverbération.

Bien que la décroissance de l’intensité acoustique soit exponentielle, le tracé délivré par 1 enregistreur graphique se présente sous la forme d’une droite puisqu il est alimenté par un signal représentatif du niveau d intensité (dB).

6.4.1

Enregistreur Banc de filtre --- ► graphique

ô

Position 1

Position 2

Durée de réverbération La durée de réverbération correspond à l'intervalle de temps écoulé entre 1 extinction de la source et la disparition de la sensation sonore. L appréciation de cette durée est subjective. Elle dépend évidemment de 1 amplitude initiale de l’intensité acoustique, mais aussi des conditions de perception. En effet, la présence d'un bruit ambiant peut modifier le

Position 3

Générateur (bruit rose)

— — '------ : _______________________ Fig. 6.4 - Principe de mesure du temps de réverbération d'un local.

H THÉORIE DE LA RÉVERBÉRATION

[exemple

| C a lc u l

du

te m p s d e r é v e r b é r a t io n d 'u n e p e t it e s a lle d e r é u n io n

Le tableau 6.2 donne le temps de réverbération d'une petite salle de réunion (Tr en 3 emplacements).

T A B L E A U 6.2 - D ÉTER M IN A TIO N DU

relevé

7

TEMPS DE R É V E R B ÉR A T IO N PAR B A N D E D 'O C T A V E

B a n d e s d 'o cta v e

125

250

500

1K

2K

4K

Tr Position 1

0,55

0,42

0,40

0,36

0,29

0,28

Tr Position 2

0,52

0,42

0,40

0,35

0,29

0,26

Tr Position 3

0,55

0,45

0,37

0,36

0,26

0,27

Tr (s) = S Tr/3

0,54

0,43

0,39

0,36

0,28

0,27

NIVEAU

SONORE

EN

ESPACE

CLOS

La figure 6.5 présente les résultats sous forme de graphique.

Une source sonore placée dans un espace clos génère une onde progressive sphérique qui, après de multiples réflexions, constitue le champ réverbéré. L ’intensité du champ sonore régnant dans l’espace clos correspond donc à la somme de l’intensité du champ direct et de celle du champ réverbéré.

Fig. 6.5 - Représentation par bande d'octave du temps de réverbération d'un local.

82

7.1

Intensité du champ direct

7.2

Intensité du champ réverbéré

7.3

Intensité du champ sonore

7.4

Cas d'une source directive

7.5

M esure du niveau sonore en espace clos

83

|NIVEAU SONORE EN ESPACE CLOS

NIVEAU SONORE EN ESPACE CLOS

7.1 intensité dis champ direct Li = 10 log W + 10 log f — 2 + - 10 log I0 v47tr Ru/ Le terme 10 log W peut s’écrire : La source étant suffisamment éloignée des parois, la propagation de onde directe est du type champ libre. À une distance r de la source 1 intensité acoustique est donnée par la relation : ’ !.. =

W 4ttr

Soit

10 log W - 10 log W 0 + 10 log W 0 W 10 log — + 10 log W 0 W0

Ou encore : L’expression de Lt devient donc :

Lw + 10 log W 0

Li = Lw+ 10 log W 0 + 10 log f — v4ttr Or : W 0 = 1 0 '12 W et : I0 = 1 0 '12 W/m2 L’expression de Ll devient après simplification :

7,2 Intensité du champ réverbéré

10 log I0

Li = Lw+ 10 log ( ------ + — 1 V47tr R cD Soit : L i - L w = 10 log

L’intensité acoustique du champ réverbéré est donnée par la relation : 1-OCm Ir = 4W ■

Sol

Sol

En posant Rd _ ----- — , l’intensité du champ réverbéré devient : *— L = Rc =

m

1-

ol

Ro

est appelé « constante acoustique du local :

Rd7

Lorsque r est grand, 1 4 le terme -----; est négligeable par rapport au terme — . 4 ter R ci D’où :

Lj = Lw+ 10 log

Inversement, lorsque r est petit, 4 1 le terme — est négligeable devant le terme ----- -. Rd 4ttr D’où :

7.3 Intensité du champ sonore

L’intensité du champ sonore est:

I = Id + Ir = —— + 4W 4ttr2 Rci

D ’o ù :

I = W| M ^47tr nr

Le niveau d’intensité est donc :

V47tr

Rd Le niveau sonore ne dépend plus de l’éloignement et reste constant, il correspond au champ réverbéré.

Sol 1- am

f— 2 + ^ l

RdJ K J

L: = Lw+ 10 log

4ttr Le niveau sonore dépend de l’inverse du carré de la distance, soit 6 dB pour chaque doublement de r, ce qui correspond bien à une propagation en champ libre. 1 4 Lorsque les termes ------ et — sont égaux, 4ttr Rd l’éloignement correspond à la distance critique d0. Soit : 1 _ _4_ 4ttdo

Rci

l '

Lj = 10-log ü Io Lt = 10 log I ~ 10 log I0

En remplaçant I par la valeur déterminée précédemment, Lj devient :

La distance critique, transition du champ direct au champ réverbéré, dépend de la constante acoustique du local. L’exemple ci-après (fig. 7.1) montre l’influence de Rcl sur la distance critique d0.

84 85

EAU SONORE EN ESPACE CLOS

NIVEAU SONORE EN ESPACE CLOS

I~i- Lw (dB)

Soit :

\

Le niveau acoustique du champ direct est augmenté de la valeur 10 log Q par rapport à celui obtenu avec une source omnidirectionnelle de même puissance. Le niveau du champ réverbéré étant inchangé, la distance critique est donc augmentée (fig. 7.2).

<< (Salle réverbérante)

N

meyen

.N * \

d0(pour RC|« )

d0

Lj = Lw+ 10 log Q + 10 log ----- 4rtr

\

d0(pour Rcl» )

Distance

Fig. 7.1 - Distance critique d0 pour différentes valeurs de la constante acoustique Rd d'un local.

7.4 Cas d'une source directive

Lorsque la source est directive, l’intensité du champ direct est donnée par la relation : QW h = 4n r

Fig. 7.2 - Influence du coefficient de directivité de la source sonore sur le niveau d'intensité du champ direct.

(Q• 'coefficientdedirectivité.)

L’intensité du champ sonore devient : D’où :

I = la + Ir — I =

QW 47lr2

7.5

Mesure du niveau sonore en espace clos

t 4 wfO, fiel V47tr

Le niveau d’intensité est donc : f Q W + 4WÙ Li = Lw+ 10 log j v47tr fiel

J

Lorsque r est petit, 4 n le terme — est négligeable par rapport au terme - b L . 47tr

Le niveau d’intensité est alors :

Li = Lw+ 10 log f - ^ - 1

\4nx J

D’une façon générale, la mesure d’un niveau sonore est effectuée par l’intermédiaire de relevés du niveau de pression généré par la source. En espace clos, cette opération est particulièrement délicate, car il faut tenir compte de la nature du champ sonore et, par conséquent, faire la dis­ tinction entre champ direct et champ réverbéré. —Champ direct : par définition, le niveau de pression varie en fonction de l’éloignement du récepteur par rapport à la source sonore. —Champ réverbéré : par définition, le champ réverbéré est homogène, le niveau de pression est donc, en théorie, constant en tout point. En acoustique du bâtiment, les mesures sont exclusivement effectuées dans le champ réverbéré. En effet, la majorité des problèmes à résoudre

86

87

NIVEAU SONORE EN ESPACE CLOS

NIVEAU SONORE EN ESPACE CLOS

La figure 7.3 correspond à un relevé du niveau de pression régnant dans un local réver­ bérant où est placée une source sonore.

(isolement et correction acoustique) est liée à la présence de ce type de champ. L’homogénéité du champ réverbéré n’est que théorique. En pratique, la présence d’ondes stationnaires génère une relative fluctuation de la pres­ sion acoustique, notamment à proximité des parois où se forment des ventres de pression. Pour minimiser les erreurs dues à ces fluctuations, il est nécessaire de relever le niveau de pression en différents emplace­ ments, puis de déterminer, à partir de ces résultats, un niveau moyen équivalent en énergie.

Les points de mesure devant être situés à l'intérieur du champ réverbéré, le choix de leurs emplacements est dicté par les critères suivants : - éloignement minimal par rapport à la source sonore : 1 m ; - éloignement minimal par rapport aux parois : 0,7 m ; - distance minimale entre points de mesure : 0,7 m.

■Filtre ■

7.5.1

Calcul du niveau m oyen de pression

â

Le niveau de pression recherché est déduit de la moyenne arithmétique des intensités acoustiques présentes aux différents points de mesure.

Champ direct

Champ réverbéré

Soit L1; L2, L3)... Ln, les niveaux de pression mesurés aux points P 1; P2, P3,... Pn et I1; I2, I3,... In, les intensités acoustiques correspondantes. Générateur! (bruit rose) !

Le niveau d’intensité acoustique moyen est alors égal à :

= 10 10g

-*■0

12 + 1 3 n l0

Fig. 7.3 - Principe de mesure du niveau sonore dans un espace clos.

Ii + I2 + I3... + In n

T

= lOlog

La source sonore étant parfaitement stable, le relevé du niveau de pression est effectué sur les 18 bandes de tiers d'octave. L'opération est répétée sur l'ensemble des n points de mesure. Pour une bande i donnée, les niveaux relevés aux n points sont : LPli, LP2i, LP3i,... LPni. Le niveau moyen de pression pour cette bande i est donc :

T +In

Connaissant L1; L2, L3,... Ln, il est possible de calculer I1; I2, I3,... In. En effet, en un point de l’espace, le niveau de pression LP est numéri­

LPmoyj = 10 log

quement égal au niveau d’intensité Lt, soit : LP = Lt = 10 log lo

TA BLEA U

_p

PAR BA N D E D E T IE R S D 'O C T A V E

I = I0 x 101

Le niveau moyen de pression est donc égal à :

T -^ P m o y

Soit :

_ T —

^ Im o y

_ IA 1 “

-'Pmoy

*O g

^a 10 +10 'irtlO ... + 110 a 10 + 10

7.1 - D ÉT ER M IN A T IO N DU N IV EA U M O Y E N DE P RESSIO N

,10

pi

P3 pn 10 +10 + 1 0 . . . + 10 ------------------------------------------------------------------— n

1A 10

10

Le tableau 7.1 présente par bande de tiers d'octave, les niveaux de pressions relevés sur 5 emplacements ainsi que la valeur calculée du niveau moyen de pression correspondant :

1 Lp f = 1010 lo

Soit :

0=

Il + I2 + I3. .. + I„

Imoy

D’où:

Position 3

Position n

L’intensité acoustique moyenne estimée à partir de ces n points de mesure est donc :

Lt, -'Imoy = 10 10g

Position 2

Position 1

_P2

1 1f\ 10

X io 10 log n

1r\ 10

B an d e s

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

W(position 1)

73,1

73,5

72,0

71,3

72,1

71,4

71,4

70,9

70,9

70,4

Lp(position 2)

71,7

74,2

71,8

69,9

71,1

71,4

72,1

72,5

71,8

71,0

^(position 3)

72,5

70,7

69,7

69,9

71,1

70,9

70,9

71,0

71,3

70,9

Lp<position4)

72,4

72,8

71,2

70,4

71,4

71,2

71,5

71,5

71,3

70,8

Lp(position 5)

71,6

74,2

71,6

70,0

71,2

71,2

71,8

71,9

71,5

70,2

Lpmoy

72,3

73,3

71,3

70,3

71,4

71,2

71,6

71,6

71,4

70,7

89

NIVEAU SONORE EN ESPACE CLOS

Bandes

1K

1 ,2 5 K

1,6K

2K

2 ,5 K

3 ,1 5 K

Imposition 1)

69,7

71,0

70,7

70,5

70,1

70,7

69,5

69, î ;

Imposition 2)

70,1

70,1

70,1

69,9

69,0

6 9 ,4

68,7

68,4

l-P(position 3)

70,1

70,2

70,2

69,7

69,5

70,3

69,7

69, î

l-P(position 4)

70,0

70,4

70,3

70,0

69,5

70,1

69,3

69, (i

Imposition 5)

70,1

70,1

70,3

69,8

69,8

69,8

69,2

68 / 1

l-Prnoy

70,0

70,4

70,3

70,0

69,6

70,1

69,3

69,0

4K ~

Le calcul du niveau moyen de pression est effectué p o u r c h a c u n e des bande 100 Hz par exemple, le niveau moyen de pression est : 73,1

Pour i ^

8 f n^iisM issi® e £

71,7

72,5 10

72,4

, 1 0 - 10 log 10 10 +10 ,u +10 10 +10 10 +10 5

, 10

t-Pmoy(100)

ba nd es.

sr

t r a v e r s

H E

r u i ï p a r o i

om de

s o m o r e

s é p a r a t r i c e

71,6

10

= 72,3 dB

Une source sonore placée dans le local d ’émission génère une onde progressive qui, après de multiples réflexions, crée un champ réverbéré. À chaque réflexion, une partie de l’énergie libérée par la source est absorbée par les parois de ce local, l a quasi-totalité de cette énergie est ensuite rayonnée vers l’environnement externe p a r les parois, qui se comportent alors com m e des sources. Une paroi mitoyenne va donc transmettre une partie de l’énergie vers le local adjacent de réception, créant ainsi un cham p diffus parasite.

8.1

Facteur de transm ission

8.2

indice d'affaiblissem ent acoustique

83

Cas des parois discontinues

91

H

TRANSMISSION D'UNE ONDE SONORE À TRAVERS UNE PAROI SÉPARATRICE |

TRANSMISSION D'UNE ONDE SONORE À TRAVERS UNE PAROI SÉPARATRICE

8.1

Facteur de transmission

a

Dans 1 exemple de la figure 8. 1, ci-dessous, la paroi séparatrice se comporte comme une source pour le local de réception qui est de ce fait soumis à un champ réverbéré Ir2. Afin de pouvoir calculer la quantité d’énergie transmise par une paroi, il faut définir un paramètre représentatif de sa constitution (matériaux, épaisseur, masse surfacique, etc.) : il s’agit du facteur de transmission. À proximité de la paroi règne, côté émission, un champ acoustique d’intensité I t et, côté réception, un champ acoustique d’intensité I2. Par définition, l’intensité acoustique correspond à un flux d’énergie par unité de surface. L’énergie tombant sur la paroi est : W 1 = IlSp L’énergie transmise dans le local de réception est : W2 = I2SP La fraction d’énergie transmise du local d’émission vers le local de récep­ tion est égale à : W2 = Wt

Indice d'affaiblissement acoustique

L’utilisation du facteur de transmission est peu pratique. En effet, les niveaux de pression étant exprimés en dB, il serait avantageux de définir un paramètre exprimé lui aussi en dB. Ce paramètre est appelé « indice d’affaiblissement acoustique » et est noté R. Le champ Ir2 est un champ réverbéré, son intensité est donc de la forme : = 4W ni ^ 2 = 4W n1 _ a m P Sttm "’ P A (Wp: puissance de la source que constitue la paroi ; A : aire d’absorption équivalente du local de réception.) t

Le local d’émission étant soumis à un champ diffus d’intensité Irl, il est admis que le flux tombant sur la paroi séparatrice est égal à :

= I_2 I,S P

i- =

D ’où :

I,

Le rapport I2/Ij est appelé « facteur de transmission x ».

tlr

Le flux correspondant par définition à la quantité d’énergie transmise par unité de surface, l’énergie transmise par la paroi séparatrice est donc égale à : w _ SgTlu P 4 Cette énergie correspond aussi au produit du flux sortant I2 par la surface de la paroi Sp. W„ = S„ L Soit : En remplaçant Wp par SpT Irl/4, le champ réverbéré Ir2 est alors égal à : 1- a n = ho = 4W n

: In (intensité réverbérée)

Ir2 (intensité réverbérée)

t L,S U°p

1- a n

Le local de réception étant supposé réverbérant, le coefficient ocm est petit devant 1, le terme (1 - o t j est sensiblement égal à 1.

^2

&

L, =

D’où:

Source

TluSp A

En divisant les deux membres par I„, l’égalité devient : Local 1

Local 2

(Émission)

(Réception)

h = In

Ain

= xx — lo

A

Fig. 8.1 - Transmission d'une onde sonore à travers une paroi séparatrice.

92

93

TRANSMISSION D'UNE ONDE SONORE À TRAVERS UNE PAROI SÉPARATRICE

TRANSMISSION D’UNE ONDE SONORE À TRAVERS UNE PAROI SÉPARATRICE Q

Exprimée sous forme de logarithme, l’expression devient (après mnlt; plication par 10) : 10 log ^

Soit :

= 10 log x + 10 log y-! + 10 log —

Lp2 - Lpi + 10 log X + 10 log ~ A

En permutant, l’égalité devient : -1 0 log X - 10 log ^ = Lpl - Lp2

Ou encore :

Epi - Lp2 = -1 0 log x - 10 log -E A

Sachant que logb x = - logb -

et inversement - logb x = logb - ,

l’égalité devient : Lpi

Lp2 — 10 log — f- 10 log — T

S

p

Cette équation montre que l’isolement dépend de deux termes : le premier (10 log 1/x), caractéristique de la paroi séparatrice ; le second (10 log A/Sp), caractéristique du local de réception. L’indice d’affaiblissement acoustique est donc : R = 10 log x Fig. 8 .2 - Représentation par bande de tiers d'octave de l'indice d'affaiblissement

D ’où :

Lpl - Lp2 = R + 10 log A

acoustique R d'une cloison de plâtre de 7 cm d'épaisseur.

L’indice R est mesuré en laboratoire. Les résultats sont généralement donnés sous forme de graphique (fig. 8.2). 8.2.1

Mesure e n laboratoire de l'indice d'affaiblissem ent acoustique R La mesure de l’indice d’affaiblissement acoustique R d’un échantillon de matériau est obtenue par application directe de la formule : R = LpI- L p2- 1 0 l o g à Lpl : niveau de pression moyen régnant dans le local 1 (émission) ; Lp2 : niveau de pression moyen régnant dans le local 2 (réception) ; A : aire d’absorption équivalente du local de réception ; Sp : surface de l’échantillon. L’échantillon est installé sur la paroi séparatrice de deux locaux spécia­ lement réalisés pour ce type de mesure (fig. 8.3). Ils sont évidemment parfaitement isolés et désolidarisés entre eux.

94

95

H

TRANSMISSION D'UNE ONDE SONORE À TRAVERS UNE PAROI SÉPARATRICE TRANSMISSION D'UNE ONDE SONORE

ATRAVERS UNE PAROI SÉPARATRICE

• Relevé de mesures des niveaux de pression et du temps de réverbération :

B an d e s (H z)

Fi9- 8.3 - Mesure en laboratoire de l'indice d'affaiblissement acoustique R d'un matériau.

L aire d absorption équivalente du local de réception est déduite de la mesure du temps de réverbération par la formule : . V A = 0,16 ~ Tr V : volume du local 2 (réception) ; Tr : durée de réverbération du local 2 (réception).

“'Pmoy

= 10 log

£ 1Q10

n

Les niveaux de pression Lpl et Lp2 et la durée de réverbération Tr du local de réception sont mesurés successivement sur l’ensemble des bandes de tiers d octave allant de 100 Hz à 5 000 Hz.

Lo cal d e réc ep tio n

Position 1 Position 2 Position

3

Lpmoyen

Position 1 Position 2 Position

3

^Pmoyen

Tr

47,7

49,3

48,1

7,9

42,6

45,1

44,1

9,9

46,7

45,5

47

46,4

6,6

70,4

43,1

44,9

51,7

48,2

7,4

71,1

71,5

43,3

44,1

46,3

44,8

7,7

71,4

70,9

71,2

41,8

41,9

42,7

42,2

5

71,4

72,1

70,9

71,5

41,1

41,2

41,8

41,4

4,4

500

70,9

72,5

71,0

71,5

39,6

38,9

39,3

39,3

4,1

630

70,9

71,8

71,3

71,3

38,9

38,3

38,1

38,4

4,1

800

70,4

71,0

70,9

70,8

39,9

39,9

39,4

39,7

4,1

1 000

69,7

70,1

70,1

70,0

41,9

41,9

41,6

41,8

4,2

1 250

71,0

70,1

70,2

70,5

43,2

43,1

43,0

43,1

4,3

1 600

70,7

70,1

70,2

70,3

45,1

45,6

45,6

45,4

4,2

2 000

70,5

69,9

69,7

70,0

44,8

44,9

45,3

45,0

3,7

2 500

70,1

69,0

69,5

69,6

42,0

41,8

42,2

42,0

3,3

3 150

70,7

69,4

70,3

70,2

39,1

39,1

39,5

39,2

2,8

4 000

69,5

68,7

69,7

69,3

36,6

37,1

36,9

36,9

2,1

5 000

69,6

68,4

69,1

69,1

33,1

33,4

33,4

33,3

1,8

100

73,1

71,7

72,5

72,5

46,9

125

73,5

74,2

70,7

73,0

44,2

160

72,0

71,8

69,7

71,3

200

71,3

69,9

69,9

250

72,1

71,1

315

71,4

400

L? niveaux de pression Lpl ou Lp2 correspondent aux niveaux moyens calcules a partir des releves effectués en n emplacements distincts. 1

Soit :

Local d 'ém issio n

• Calcul de l’indice d'affaiblissement acoustique R exprimé en dB :

B an d es

10

log f / S P R = Lp1 - Lp2- 10 log A/Sp

L pi

Lp2

Lpi - Lp2

Tr

A = 0,1 6 V /Tr

100

72,5

48,1

24,4

7,9

1,01

-2 ,2 5

26,7

125

73,0

44,1

28,9

9,9

0,81

-3 ,2 3

32,1

(Hz)

160

71,3

46,4

24,9

6,6

1,21

- 1,47

26,4

200

70,4

48,2

22,2

7,4

1,08

- 1,97

24,2

250

71,5

44,8

26,7

7,7

1,04

-2 ,1 4

28,8

315

71,2

42,2

29,0

5

1,60

-0 ,2 6

29,3

400

71,5

41,4

30,1

4,4

1,82

+ 0,29

29,8

500

71,5

39,3

32,2

4,1

1,95

+ 0,60

31,6

630

71,3

38,4

32,9

4,1

1,95

+

0,60

32,3

Les caractéristiques sont les suivantes : - Surface de la porte : SP = 1,7 m2. -Volume du local de réception : V = 50 m3.

800

70,8

39,7

31,1

4,1

1,95

+

0,60

30,5

1 000

70,0

41,8

28,2

4,2

1,90

+

0,49

27,7

1 250

70,5

43,1

27,4

. 4,3

1,86

+

0,39

27,0

et 5 ' 0 0 0 ^ 7 “ nt effect)lees sur les 18 bandes de tiers d'octave comprises entre 100 Hz et 5 000 Hz. Le niveau de pression régnant dans le local d'émission est ajusté, en début de manipulation, à environ 70 dB sur la bande 1 000 Hz.

1 600

70,3

45,4

24,9

4,2

1,90

+

0,49

24,4

2 000

70,0

45,0

25,0

3,7

2,16

+ 1,04

24,0

2 500

69,6

42,0

27,6

3,3

2,42

+ 1,54

26,1

P° Ur Une bande de tiers doctave donnée i, l’indice d’affaiblissement acoustique R; est : Ri = Lpli - Lp2i - 10 log ^

Ü mpIZ Z D Mesure de l'indice d'affaiblissement acoustique d'une porte plane

96

97

| T RA N SM ISSIO N D'UNE O NDE SO N O RE À T R A V ER S UNE PARO I S ÉP A R A T R IC E

TR A N SM IS SIO N D'U NE O NDE SO N O RE À T R A V ER S UNE PAROI SÉP A R A T R IC E | | j

Calcul de l'indice d'affaiblissement acoustique d'une porte plane

B an des (Hz)

l P,

Lp2

Lp1 - tp2

Tr

3 150

70,2

39,2

31,0

2,8

4 000

69,3

36,9

32,4

2,1

5 000

69,1

33,3

35,8

1,8

4,44

A = 0 ,1 6 V /Tr

10 log A/Sp

R = tpi - l p2 - 10 log A/S

2,86

+ 2,25

28,8

3,81

+ 3,50

28,9

+ 4,17

31,6

Ce calcul est effectué par bande d'octave à partir du relevé de mesures réalisées en laboratoire. L'application de la formule donne pour la bande 125 Hz :

~~

R125 = 10 log

~~

nër

X32Ü

C7ç4 = 27 ,7

10 10 + 10 10 + 10 10

Soit pour l'ensemble des bandes d'octave :

8.2.2

Conversion des valeurs de l'indice R (tiers d'octave en octave)

1/3 d'octave

Les valeurs par bande d’octave de l’indice R peuvent être calculées à partir des résultats de mesures effectuées par bande de tiers d’octave.

En supposant que la source sonore émette un bruit rose, l’intensité acoustique régnant dans le local d’émission est : b = iu + i12 + i13 = + i'j + = 3 i^

i\

i\

L’intensité acoustique régnant dans le local de réception est : h = hi + h i + I23 Soit xl x2 x3, les facteurs de transmission correspondant à chaque bande de tiers d’octave et X, celui correspondant à la bande d’octave, l’intensité acoustique I2 est donc égale à : I2 = x3 x2 + x3 (x, + x 2 + x3)

i\+ i\

Or D’où :

h = j

i\=

i\

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1K

2 6 ,7

3 2 ,1

2 6 ,4

2 4 ,2

2 8 ,8

2 9 ,3

2 9 ,8

3 1 ,6

3 2 ,3

3 0 ,5

2 7 ,7

1,25K 1,6K 2 7 ,0

2 4 ,4

2K 2 4 ,0

2,5K 3,15K 2 6 ,1

2 8 ,8

4K

5K

2 8 ,9

3 1 ,6

j'o c ta v e ) - (o cta ve)

En effet, sachant que la quantité d’énergie transmise dans une bande d’octave est égale à la somme des énergies transmises dans les bandes de tiers d’octave correspondantes, il est possible de déterminer un facteur de transmission équivalent.

100

4K

2K

1K

500

250

125

Octave

2 7 ,7

2 6 ,8

3 1 ,1

2 8 ,2

2 4 ,7

2 9 ,6

1.3 Cas des parais diseentinues

Une paroi est discontinue lorsque sa surface comprend plusieurs zones distinctes réalisées avec des matériaux d’indices d’affaiblissement acous­ tique différents. L’exemple type de discontinuité est celui qui résulte de la présence d’une ouverture (porte ou fenêtre). Une paroi séparatrice de surface Sp est réalisée conformément au croquis suivant (fig. 8.4). Soit xm, le facteur de transmission moyen (ou global) de la paroi, I 3 et I2, les intensités acoustiques régnant de chaque côté de la cloison.

et I2 = x l3

Tl 1

_ ( t 1 + x2 + x3) I 1 3

L’énergie tombant sur la cloison est : W j = IjSp Cette énergie se répartit proportionnellement aux surfaces Sc et S0, soit :

(x t + x2 + x3) 3 Le facteur de transmission par bande d’octave est donc égal à la moyenne arithmétique des facteurs des bandes de tiers d’octave correspondantes. Par conséquent :

R = 10 log - = 10 log ------ ------X Xj + x2 + x3

Cloison surfHC© S q Taux xc Indice R0

surface S0 Taux T0 Indice Ro

Or, à la fonction : y = logio ^ >correspond la fonction inverse : x = 10~y. Soit :

R = 10 lo§ — T-------mr------- n r

10 10

98

+ 10 10 + 10 10

Fig. 8.4 - Exemple de paroi discontinue.

99

H TRANSMISSION D'UNE ONDE SONORE À TRAVERS UNE PAROI SÉPARATRICE

TRANSMISSION D'UNE ONDE SONORE À TRAVERS UNE PAROI SÉPARATRICE H

W ^ I . S c + I , S0 L’énergie transmise dans le local de réception correspond à la des énergies traversant les surfaces Sc et S0.

Soit :

w2 - wc +w0 w2 = xc IjSc + x0 b

O r:

W2 = xm W, = xmbSp

D ’où : Après simplification :

g.3.1

M éthode de calcul

somme 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

S0

'bn hSp = XC IjSç + Xq I j S0 bn Sp —Xc Sc + Xq Sq

Le facteur de transmission moyen de la cloison est donc : =

TcSr + XnS„

Les étapes 4 à 9 doivent être répétées pour chaque bande d’octave ou de tiers d’octave. Connaissant la valeur des différents indices R et des diverses surfaces S, le calcul de Rmpeut être effectué en une seule opé­ ration en appliquant directement la formule complète.

Lorsqu’il y a plusieurs discontinuités, l’énergie transmise dans le local de réception correspond à la somme des énergies traversant les diffé­ rentes surfaces. Le taux moyen est alors : =

ExS E s t im a t io n d e l'in d ic e

[exemple

Rm= 10 log — Rm

• -

10 log ExS

Le calcul de Rmnécessite la connaissance des différents facteurs de trans­ mission x. Ceux-ci doivent donc être déterminés à partir des divers indices d’affaiblissement acoustique R. L’indice d’affaiblissement acoustique R est donné par la relation : R = 10 log -

x

d'affaiblissement a c o u s t iq u e

R m d 'u n e p a r o i s é p a r a t r ic e

Soit une paroi séparatrice, réalisée en carreaux de plâtre, ayant les caractéristiques suivantes : - Dimensions principales : longueur = 5 m ; hauteur = 2,5 m ; épaisseur = 70 mm. - Ouverture (porte plane) Margeur = 0,93 m ; hauteur = 2,15 m ; épaisseur = 40 mm.

L’indice d’affaiblissement acoustique moyen (ou global) de la paroi est :

Soit :

Calculer la surface totale Sp de la paroi : Sp = L X H. Recenser les différentes discontinuités. Calculer les surfaces correspondantes : S = ? x ? Rechercher la valeur des indices d’affaiblissement R correspondants. Calculer les facteurs de transmission x correspondants : X = Î/IO^10. Calculer les produits X S : XX S. Calculer la somme des X S : I (x S). Calculer le facteur de transmission xm: xm = E (x S)/Sp. Calculer l’indice d’affaiblissement Rmde la paroi : Rm = 10 log l/xm.

Calcul des surfaces : Surface totale : Surface de la porte : Surface réalisée en carreaux de plâtre :

Sp = 5 x 2,5 = 12,5 m2 S0 =2,15 x 0,93 = 2 m2 Sc = 12,5 - 2 = 10,5 m2

• Indice d'affaiblissement acoustique R, exprimé en dB (par bande d'octave) :

1K

2K

4K

R0 (Porte isoplane)

29

26

31

22

26

34

Rc (Carreau de plâtre)

28

31

30

38

42

46

B a n d e s d 'o ctav e

125

250

500

Or, à la fonction : y = log10 x, correspond la fonction inverse : x = 10y.

x

=

• Indice d'affaiblissement acoustique Rmde la paroi, exprimé en dB (calcul détaillé par bande d'octave) :

10

X =

Bandes d'octave

10 L’indice d’affaiblissement acoustique Rm de la paroi est donc :

X0 = 1 /

10 RO,1°

O

D’où

-

11

Soit :

ToSo £ = X0S0 + TCSC

100

125

250

500

1K

2K

4K

1,26"3

2,51"3

7,94" 4

6,31 ~3

2,51-3

3,98'4

6,31 - 5

2,51"5

1,58"3

7,94- 4

1, 0 0 "3

1,58“4

2,52"3

5,02" 3

1,59" 3

12 , 6 "3

5,02- 3

7,96-4

6,63-4

2,64“4

16,6-3

8,34~3

10,5" 3

1, 6 6 "3

19,2-3

13,4"3

12 , r 3

14,3-3

5,68- 3

10 ,6~4

4,55~4

8,48"5

33,4

40,7

xm= E/sp

1,53" 3

10,7" 4

9,67-4

1,14-3

Rm= 10 log 1/Xm

28,1

29,7

30,1

29,4

101

H

TRANSMISSION D'UNE ONDE SONORE À TRAVERS UNE PAROI SÉPARATRICE

• Indice d'affaiblissement acoustique Rmde la paroi (calcul direct par bande d'octave) • Sachant que : S = 12,5 m2 S0 = 2 m2 Sc = 10,5 m2 L'indice Rmest donc : Rm = 10 log —----- :----_ 2 _ 10,5

Rq Rç 1q1° 101°

Bandes d'octave

125

250

500

1K

2K

4K

Ro

29

26

31

22

26

34

Rc

28

31

30

38

42

46

Rm

28,1

29,7

30,1

29,4

33,4

40,7

~~

A FFA lBLlSSiM EiT j'U iE

PAROI

ACOUSTIQUE

SIMPLE

Une p aroi séparatrice soumise à une onde sonore incidente est anim ée d'un mouvement vibratoire et, de ce fait, se comporte com m e une source vis-à-vis du local adjacent. L’expérience montre que la quantité d ’énergie transmise dépend de la masse de cette paroi et de la fréquence de l’onde incidente.

102

9.1

Loi expérim entale de m asse

9.2

Loi expérim entale de fréquence

9.3

Fréquence critique

9.4

Fréquence de résonance

9.5

Évaluation de l'affaiblissem ent acoustique

9.6

Optim isation

10 3

AFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE D’ UNE PAROI SIMPLE H AFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE D'UNE PAROI SIMPLE

9.1

Loi expérimentale de m asse

La mesure de l’indice d’affaiblissement acoustique R d’une paroi expé­ rimentale montre que, plus celle-ci est lourde, plus son indice R est élevé. Une série de mesures permet d’établir que l’indice d’affaiblissement acoustique augmente approximativement de 4 dB chaque fois que la masse est doublée et, inversement, diminue d’environ 4 dB chaque fois qu’elle est divisée par deux. Iexemple

j Évolution de l'indice d'affaiblissement acoustique R La figure 9.1 montre l'évolution l'indice d'affaiblissement acoustique R d'une paro; séparatrice en fonction de sa masse M, la fréquence f de l'onde incidente étanl constante.

Or, les parois sont en général réalisées selon des épaisseurs standard et avec des matériaux de densités connues, il serait donc avantageux d’en déterminer une fois pour toutes l’indice d’affaiblissement acoustique. Pour s’affranchir des dimensions principales de la paroi (hauteur et lar­ geur), la masse est calculée par unité de surface et est appelée « masse surfacique » m s exprimée en kg/m2. Il suffit alors de connaître la masse surfacique m s de la cloison pour déterminer son indice d’isolement acoustique. L’expérience montre qu’une paroi de masse surfacique égale à 100 kg/m2 a Un indice d’affaiblissement acoustique de 40 dB, la fréquence de l’onde incidente étant de 500 Hz. La figure 9.2 donne l’indice d’affaiblissement acoustique R d’une paroi séparatrice en fonction de sa masse surfacique, la fréquence de 1 onde incidente étant constante (500 Hz).

Fig. 9.2 - Évaluation, à 500 Hz de l'indice d'affaiblissement acoustique R d'une paroi en fonction de sa masse surfacique ms. Fig. 9.1 - Évolution, à fréquence constante, de l'indice d'affaiblissement acoustique R d'une paroi en fonction de sa masse M.

Le calcul de la masse de la cloison séparatrice nécessite la connaissance de ses dimensions et de la densité (masse volumique exprimée en kg/m3) du matériau utilisé.

Il est admis que, lorsque la masse surfacique de la cloison est supérieure à 200 kg/m2, l’augmentation de l’indice d’affaiblissement acoustique est de 4,5 dB pour chaque doublement de la masse.

105 104

g ] AFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE D'UNE PAROI SIMPLE

9.2 Lai expérimentale de fréquence

La mesure de l’indice d’affaiblissement acoustique R d’une paroi expé­ rimentale montre que plus la fréquence de l’onde incidente est élevée, plus l’indice R est élevé. Une série de mesures permet d’établir que l’indice d’affaiblissement acoustique augmente approximativement de 4 dB chaque fois que la fréquence de Fonde incidente est doublée et, inversement, diminue d’environ 4 dB chaque fois qu’elle est divisée par deux. Ainsi, l’indice d’affaiblissement acoustique R d’une paroi de 100 kg/m2 de masse surfacique augmente de 40 à 44 dB lorsque la fréquence de l’onde incidente varie de 500 à 1 000 Hz.

AFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE D'UNE PAROI SIMPLE

M

9.3 Fréquence critique

Lorsque Fonde plane incidente n’est pas parallèle à la paroi, mais oblique, il se produit un phénomène de coïncidence qui provoque une baisse brutale de l’indice d’affaiblissement acoustique. En effet, soumis à une onde de pression, un petit élément de la paroi est mis en vibration, générant ainsi une onde de flexion qui se propage le long de la cloison. Un élément distant du précédent est ainsi soumis à Faction combinée de Fonde de pression et de Fonde de flexion, l’amplitude de la vibration résultante étant maximale lorsque les maxima respectifs de déformation coïncident parfaitement (fig. 9.4).

La figure 9.3 donne l’indice d’affaiblissement acoustique R d’une paroi séparatrice en fonction de la fréquence de l’onde incidente (masse sur­ facique 100 kg/m2). La loi expérimentale de fréquence suppose que Fonde acoustique inci­ dente est plane et parallèle à la paroi.

Fig. 9.4 - Phénomène de coïncidence d'une onde acoustique sur une paroi.

A longueurd’ondedeFondeincidente; At:longueurd’ondedeFondedeflexion; cp:angled’attaquedeFondeincidente. :

Fig- 9.3 - Évolution de l'indice d'affaiblissement acoustique R d'une paroi de 1 0 0 kg/m 2 en fonction de la fréquence f.

L’onde de flexion vibre naturellement au même rythme que Fonde inci­ dente à la fréquence f. La vitesse de propagation c de Fonde incidente dans l’air est constante (340 m/s), la longueur d’onde correspondante est donc inversement proportionnelle à la fréquence = c/f).

(A

106

107

Q

AFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE D'UNE PAROI SIMPLE

AFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE D'UNE PAROI SIMPLE H

La vitesse de propagation ct de Fonde de flexion le long de la paroi dépend de : - la vitesse de propagation (ct) du son à l’intérieur du matériau ; - l’épaisseur (h) de la cloison ; - la fréquence (f) de Fonde incidente. Soit :

R (dB)

ct = J\ ,9 h f ct

La longueur d’onde correspondante est donnée par la relation : K = Soit :

f

VL9ÜT(

K =

1,9 h c. f

X, = X/sincp (triangle rectangle) K =

D ’o ù :

/

f

i, = O r:

____^ / / ____ / \ / \ t_______

125

250

500

1K

fc

4K

f (Hz)

fsinip

1,9 h f

Fig. 9.5 - Exemple de fréquence critique d'une cloison de plâtre de 2 cm d'épaisseur.

fsincp

La fréquence de coïncidence est donc : TARI F AIT 9.1 - F R É Q U E N C E S C R IT IQ U E S UNITAIRES D E QUELQUES MATÉRIAUX USUELS Matériaux

À toute valeur de (p correspond une fréquence de coïncidence pour laquelle l’indice d’affaiblissement acoustique de la paroi chute brutalement. La fréquence de coïncidence la plus basse est obtenue pour (p = 90°. Cette valeur particulière est appelée « fréquence critique », elle corres­ pond à une onde rasante parallèle à la paroi (fig. 9.5).

L’amplitude de la chute de l’indice d’affaiblissement acoustique dépend de la rigidité du matériau constituant la paroi. En effet, plus celui-ci est rigide, plus les pertes intèrnes sont faibles, plus l’amplitude de la chute est importante. Elle atteint 10 dB pour le verre ou l’acier, (matériaux rigides) et ne dépasse pas 3 à 4 dB pour le liège ou le plomb (matériaux mous). D’un point de vue pratique, les fréquences critiques correspondant aux différents matériaux disponibles sont calculées pour une paroi théorique d’épaisseur unitaire (tableau 9.1).

108

Caoutchouc Liège Polystyrène Acier Aluminium

Masse volumique (kg/m3)

Célérité du son dans le matériau q (m/s)

Fréquence critique feu (Hz)

1 000

75

85 000

250

340

18 000

14

430

14 000

78 000

6 100

1 000

2 700

4 700

1 300

Plomb

10 600

760

8 000

Verre

2 500

5 100

1 200

Brique

2 000

2 400

2 500

Béton

2 300

3 400

1 800

Plâtre

1 000

1 500

4 000

600

1 000

6 000

Bois

Le calcul de la fréquence critique d’une cloison est alors réduit à une simple division :

109

H

AFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE D'UNE PAROI SIMPLE

AFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE D'UNE PAROI SIMPLE j

9.4 Fréquence de résonance

Quel que soit le soin apporté à sa construction, une cloison est plus ou moins rigide. Un coup violent appliqué sur une paroi séparatrice génère dans le local de réception un son sourd et bref correspondant à une vibration momentanée. En fait, la paroi se comporte comme un système masse-ressort, la vibration est par conséquent du type sinu­ soïdale amortie. La fréquence propre de Fonde sonore dépend des caractéristiques phy­ siques de la cloison : - dimensions ; - masse ; - élasticité. Si maintenant la cloison est mise en vibration par une onde sonore dont la fréquence est précisément réglée sur cette fréquence propre, il y a résonance. L’amplitude de la déformation que subit la paroi augmente, entraînant une baisse de l’indice d’affaiblissement acoustique. En fait, le phénomène de résonance peut se produire à différentes fré­ quences. En effet, une bande élémentaire de paroi est assimilable à une corde vibrante et, de ce fait, présente un ou plusieurs ventres de défor­ mation. Ceux-ci peuvent d’ailleurs se former selon les dimensions principales de la cloison (longueur et hauteur). Les fréquences de résonances possibles sont données par la relation :

Fig. 9.6 - Exemple de déformation d'une paroi mise en résonance à la fréquence fM.

2^ f 2 montre que la fréquence L’examen de la relation fpq = kihc, Pi + h< va b j de résonance la plus basse possible est obtenue pour p - q - 1, soit : fn = kjhc,

p : nombre de ventres développés sur la longueur de la paroi ; q : nombre de ventres développés sur la hauteur de la paroi ; ki : coefficient représentatif du mode de fixation de la paroi ; h : épaisseur de la paroi (m) ; ct : vitesse de propagation longitudinale dans le matériau (m/s) ; a : longueur de la paroi (m) ; b : hauteur de la paroi (m). La première fréquence de résonance correspond à p = q = 1. Soit :

Les fréquences suivantes sont obtenues en incrémentant p et q. La figure 9.6 montre les déformations d’une paroi mise en vibration par une onde sonore à la fréquence f24.

T IO

Pour cette fréquence, tous les éléments de la paroi vibrent en phase, la quantité d’énergie transmise est donc maximale, ce qui correspond à un minimum sur la courbe représentative de l’indice d’affaiblissement acoustique. Le coefficient kj dépend du mode de fixation de la paroi, à savoir si celleci est simplement supportée par la construction, donc relativement libre, ou si elle est solidement encastrée. Dans la pratique, le mode de fixation étant plus ou moins net, la valeur du coefficient k; est comprise entre 0,43 et 0,86, soit : 0,43 < ^ < 0,86

AFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE D'UNE PAROI SIMPLE Q AFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE D'UNE PAROI SIMPLE

9.5

• Tracé du graphique (fig. 9.7) :

Évaluation d e ('affaiblissement acoustique

Connaissant la nature et les dimensions d’une paroi simple, il est p0s_ sible d’évaluer, en fonction de la fréquence, l’affaiblissement acoustiqLle qu’elle procure.

9.5.1

Méthode 1. Déterminer l’affaiblissement à 500 Hz (loi de masse). 2. Reporter cette valeur sur le graphique. 3. Tracer une droite passant par ce point, inclinée à raison de 4 dB par octave (loi de fréquence). 4. Déterminer la valeur de la fréquence critique de la paroi (fc). 5. Évaluer l’amplitude de la chute de l’affaiblissement en fonction de la nature du matériau. 6. Reporter cette valeur à partir du point de la droite correspondant à la fréquence critique. 7. Tracer une droite passant par l’extrémité de ce segment, inclinée à raison de 10 dB par octave. 8. Déterminer la valeur de la fréquence de résonance de la paroi (fu). 9. Repérer sur la droite principale (loi de fréquence) le point correspondant. 10. Tracer depuis ce point une droite inclinée à raison de - 4 dB par octave. 11. Repérer depuis l’intersection des deux droites, la chute probable de l’affaiblissement (6 dB). 12. Tracer à main levée, la courbe suggérée par les différents segments.

[EXÊMPiJ

Fia 9.7 - Évaluation de l'affaiblissement acoustique d'une paroi simple réalisée en briques.

9.6 Optimisation

T a loi expérimentale de fréquence appliquée à une paroi simple met en évi­ dence une progression de l’indice d’affaiblissement acoustique d environ

Évaluation de l'affaiblissement acoustique d'une paroi Soit une paroi en briques pleines, dont les caractéristiques sont les suivantes : - Dimensions : hauteur = 2,6 m ; largeur = 4,5 m ; épaisseur = 0,1 m. - Mode de fixation : encastrée. - Masse volumique de la brique pleine = 2 000 kg/m3. - Célérité du son dans le matériau = 2 400 m/s. - Fréquence critique unitaire = 2 500 Hz/cm. - Pertes dans le matériau : faibles. • Calculs préliminaires : Masse surfacique de la paroi : Indice d'affaiblissement à 500 Hz :

ms = 2 0 0 0 x 0,1 = 200 kg/m2 R = 44 dB (déterminé à l'aide de la loi de masse)

Fréquence critique de la paroi :

fc =

2500 10

P afrap p o T à cette pente moyenne, la eonrbe réelle prése: nombre d’accidents liés aux différentes pertnrbations (résonance, quence critique) générées par la transmission de 1 onde sonore^ L’optimisation consiste à faire en sorte que ces pertes d i olement «n évidemment aussi faibles que possible, mais surtout qu elles*n e s ™ festent pas dans la bande des fréquences médiums qu elle perception des bruits est maximum. Pour obtenir ce résultat i faudra éventuellement modifier une ou plusieurs caractens îque (type de matériau, épaisseur, mode de fixation, etc.).

= 250 Hz

Pertes dans le matériau :

8

Fréquence de résonance de la paroi :

f „ = 0,86x0,1 x 2400 x

dB (estimées) + — ï V2,62 4,5 v ( ~

fn =41 Hz 113 112

1

10 PAROI

double

L'indice d ’affaiblissement acoustique d ’une paroi simple dépend essentiellement de sa masse. Lorsqu’un projet exige un isolement acoustique important, la réalisation à l’aide de ce type de cloison aboutit à un poids exorbitant. Par exemple, pour obtenir un indice d ’affaiblissement de 52 dB à 500 Hz, il faudrait réaliser une paroi de 800 kg/m2 (loi de masse), ce qui correspond à une épaisseur de 55 cm de béton.

s . '

10.1

Principe

10.2

Résonance de la paroi double

10.3

Ondes stationnaires

10.4

Fréquences critiques

10.5

Indice d'affaiblissem ent acoustique moyen

10.6

Évaluation de l'affaiblissem ent acoustique

10.7

Optim isation

115

PAROI DOUBLE

Résonance de la paroi double

Principe I 9 1 I Une paroi légère est capable de fournir un affaiblissement acoustique appréciable, puisque, avec une masse surfacique de 10 kg/m2, l’indice R est en principe de 26 dB. En reprenant l’exemple cité page précédente, les 52 dB souhaités ne pourraient-ils pas être obtenus par la réalisation de deux cloisons légères consécutives ? Dans l’affirmative, la masse surfacique équivalente ne serait plus que de 20 kg/m2 ! En théorie ce serait possible, à condition que les parois soient suffisam­ ment éloignées l’une de l’autre. En effet, l’air enfermé entre les deux cloisons est compressible et, par suite, agit comme un ressort ; l’ensemble est donc susceptible d’entrer en résonance. D ’autre part, la disposition parallèle des cloisons rend possible la formation d’ondes stationnaires. Ces deux perturbations, résonance et ondes stationnaires, favorisent la transmission de l’énergie à travers la double paroi. L’affaiblissement acoustique est par conséquent inférieur à la valeur théorique obtenue par la juxtaposition de deux cloisons simples. Le principe de la double paroi reste malgré tout intéressant, car, à affai­ blissement égal, il procure un gain de poids par rapport à la cloison simple (fig. 10.1).

tique engendré par le volume d air (fig. 10.2).

Paroi 1 ma

mi

d Fig. 10.2 - Système masse-ressort-masse.

Cet ensemble possède, comme tout système masse-ressort, une fréquence de résonance de la forme :

f = 1 & (K : raideur du ressort.)

Lorsque le front d’onde est parallèle à la double paroi, la fréquence de résonance est :

lr, (Intensitéréverbérée)

Volume (Intermédiaire)

Paroi 2

r _ to 2rt AjVmi

Paroi 1

10.1

m

^r2 (intensitéréverbérée) *2

’’

Source Local 1

Local 2

(Émission)

(Réception)

m 2J d

f0 •fréquence de résonance due au couplage de la lame d’air ; c ; célérité du son dans l’air (environ 340 m/s) ; m, : masse surfacique de la paroi 1 (kg I r a ) , m 2 : masse surfacique de la paroi 2 (kg/m ) ; _ p : masse volumique de l’air (environ 1,2 kg/m ) , à : distance séparant les deux parois (m).

Soit :

fn = 60

1 l + m 22d m

Fig. 10.1 - Principe d'une paroi double.

Lorsque l’angle d’incidence de l’onde es, quelconque, la fréquence de résonance est alors . fn

84 .11 m + m j d

11 7

PAROI DOUBLE

Par rapport à une cloison simple de masse équivalente, l’affaiblissement acoustique apporté par une paroi double est : - sensiblement égal, en dessous de la fréquence de résonance ; - en général inférieur, à la fréquence de résonance ; - supérieur, au-dessus de la fréquence de résonance. En effet, en dessous de la fréquence de résonance, les deux parois vibrent parfaitement ensemble et se comportent comme une cloison simple de masse équivalente. À la résonance, le couplage élastique de la lame d’air accentue l’ampli­ tude des déformations subies par l’ensemble du système et, par suite, augmente la quantité d’énergie transmise. Au-dessus de la fréquence de résonance, l’élasticité de l’air transmet de plus en plus difficilement les mouvements d’une paroi vers l’autre. L’indice d’affaiblissement acoustique augmente alors avec une pente plus forte que celle qu’imposerait la loi de fréquence appliquée à une paroi simple de même masse (approximativement 6 dB par octave).

ffl

7J2 <—....... ................... ...... >

• 4

-------------- ---

3 7J2

d

Fig. 10.3 - Formation d'ondes stationnaires entre deux parois parallèles.

jËXÊMPiuF

F réq u en ce s d =

des

trois premières

ondes

s t a t io n n a ir e s

p r o b a b le s

lo r s q u e

0,05 m

10.3 Ondes stationnaires n

1 2 3

Les réflexions de l’onde sonore à l’intérieur de la lame d’air peuvent, sous certaines conditions, engendrer des ondes stationnaires (fig. 10.3). En effet, il suffit pour cela que la distance d séparant les deux parois cor­ responde à des multiples de demi-longueur d’onde (A./2). Soit :

A d

=

A, n 2

10.4

f (Hz) 3 400 6 800 10 200

Fréquences critiques

(n : nombre entier pouvant être égal à 1,2, Sachant que :

Et que :

f est égal à :

* =

, A d = n -

en

r “

Avec :

f

2d

c = 340 m/s

Les fréquences correspondant aux différentes ondes stationnaires pro­ bables sont données par la relation :

La propagation de l’onde sonore à travers la paroi double peut provo­ quer la formation de phénomènes de coïncidence. En effet, le système est composé de deux cloisons simples ayant chacune sa propre fréquence critique. Dans ces conditions, l’affaiblissement acoustique de l’ensemble risque à nouveau d’être perturbé. Plusieurs cas sont à envisager. ^ , . • Les deux éléments sont parfaitement identiques (même matériau et même épaisseur), les phénomènes de coïncidence se produisent onc a la même fréquence et, par suite, l’affaiblissement global présente une perturbation unique de forte amplitude. ^ . . Les deux éléments sont différents, mais, suite à un mauvais choix, les fréquences critiques sont identiques, il y a, comme précédemment, cumul des défauts. 11 9

UJ PAROI DOUBLE

PAROI DOUBLE

• Les deux éléments sont différents (matériau et/ou épaisseur), les D turbations se produisent donc à des fréquences distinctes et, par sui/' l’affaiblissement global est relativement préservé (l’atténuation acous’ tique d’une paroi masque le défaut de l’autre et inversement).

10.5

Fréquence de résonance de la paroi double :

SE

f 0 = 84

• Tracé du graphique (fig. 10.4) :

Indice d'affaiblissement acoustique moyen

En dessous de la fréquence de résonance principale, l’indice d’affaiblis­ sement acoustique d’une paroi double est sensiblement égal à celui d’une cloison simple de masse équivalente. Au-dessus de cette fréquence, l’indice augmente régulièrement d’environ 6 dB par octave. À partir de ces constats, il est possible d’évaluer approximativement l’indice d’affaiblissement acoustique moyen de la paroi double. Celui-ci est représenté par une droite correspondant à l’axe principal théorique de son évolution en fonction de la fréquence. Fig. 10.4 - Évaluation de l'indice d'affaiblissement acoustique moyen d'une paroi double.

10.5.1

Méthode 1. Calculer la masse surfacique équivalente de la paroi double (ms = m, + m2). 2. Déterminer l’affaiblissement à 500 Hz (loi de masse). 3. Reporter cette valeur sur le graphique. 4. Tracer une droite passant par ce point, inclinée à raison de 4 dB par octave. 5. Calculer la fréquence de résonance principale f0 de la paroi double. 6. Repérer sur la droite (loi de fréquence) le point correspondant. 7. Tracer depuis ce point une droite inclinée à raison de 6 dB par octave. 8. Relever sur cette droite, la valeur de l’indice à 500 Hz.

jEXEMPiJ

Évaluation de l'indice d'affaiblissement acoustique à 500 Hz d'une paroi double Soit une paroi double dont les caractéristiques sont les suivantes : - Panneau 1, en briques pleines, épaisseur = 5 cm. - Panneau 2, en plâtre, épaisseur = 4 cm. - Lame d'air, épaisseur = 3 cm. • Calculs préliminaires : Masse surfacique du panneau 1 : Masse surfacique du panneau 2 : Masse surfacique équivalente : Indice d'affaiblissement à 500 Hz :

120

10.5.2

Calcul rapide de R Pour déterminer rapidement l’indice R à 500 Hz de cette double paroi, il faut : - calculer la masse surfacique équivalente (ms = m! + m 2) ; - déterminer l’affaiblissement à 500 Hz (loi de masse) ; - ajouter 5 dB. Cette méthode peut être appliquée à toute paroi double ayant une fré­ quence de résonance identique (91 Hz dans cet exemple). D ’une façon générale, il est admis que l’indice d’affaiblissement acous­ tique R à 500 Hz d’une paroi double est supérieur de 6 dB environ à celui procuré par la cloison simple de masse équivalente (la fréquence de résonance étant supposée basse).

m, = 2000 x 0,05 = 100 kg/m12345678• m2 = 1 000 x 0,04 = 40 kg/m2 ms = m, + m2 = 140 kg/m2 42 dB (loi de masse)

121

B PAROI DOUBLE

10.6 Évaluation de l'affaiblissem en t acoustique

L’évaluation de l’affaiblissement acoustique d’une paroi double est en principe possible, mais les résultats obtenus manquent de fiabilité compte tenu de la complexité des phénomènes mis en jeu. L’entreprise reste malgré tout instructive, car elle fournit des renseignements précieux notamment sur les effets engendrés par les différentes perturbations.

10.6.1

Méthode 1. Calculer la masse surfacique équivalente de la paroi double (ms = m, + m 2). 2. Déterminer l’affaiblissement à 500 Hz (loi de masse). 3. Ajouter 6 dB. 4. Reporter cette valeur sur le graphique. 5. Tracer une droite passant par ce point, inclinée à raison de 6 dB par octave. 6. Déterminer la valeur de la fréquence critique du panneau 1. 7. Évaluer l’amplitude de la chute de l’affaiblissement en fonction de la nature du matériau 1. 8. Déterminer la valeur de la fréquence critique du panneau 2. 9. Évaluer l’amplitude de la chute de l’affaiblissement en fonction de la nature du matériau 2. 10. Vérifier la non-simultanéité de ces deux chutes d’affaiblissement. 11. Évaluer les amplitudes résultantes (l’amplitude résultante s’il y a simultanéité). 12. Reporter ces valeurs à partir des points de la droite correspondant aux fréquences critiques. 13. Calculer les fréquences correspondant aux premières ondes stationnaires. 14. Évaluer les amplitudes de chute d’affaiblissement. 15. Reporter ces valeurs à partir des points de la droite correspondant à ces fréquences. 16. Déterminer la fréquence de résonance de la paroi double. 17. Repérer sur la droite principale le point correspondant. 18. Tracer depuis ce point une droite inclinée à raison de -4 dB par octave. 19. Repérer depuis l’intersection des deux droites la chute probable de l’affaiblissement (6 dB). 20. Tracer à main levée la courbe suggérée par les différents segments.

jexemple

|

PAROI DOUBLE B

-J -

Fréquence critique unitaire des briques pleines = 2 500 Hz/cm ; Pertes : faibles (10 dB). Panneau 2, en plâtre, épaisseur = 7 cm ; Masse volumique du plâtre : = 1 000 kg/m3 ; Fréquence critique unitaire = 4 000 Hz/cm ; Pertes : moyennes (8 dB). Lame d'air, épaisseur = 5 cm.

• Calculs préliminaires : Masse surfacique du panneau 1 : Masse surfacique du panneau 2 : Masse surfacique équivalente : Indice R à 500 Hz correspondant à ms : 500 Hz de la paroi double : critique du panneau 1 : critique du panneau 2 :

m, = 2 000 x 0,05 = 100 kg/m2 m2 = 1 000 x 0,07 = 70 kg/m2 ms = m, + m2 = 170 kg/m2 RmS = 42,5 dB (loi de masse) R = 42,5 + 6 =48,5 dB fd ==2 500 x 0,05 = 500 Hz fc2 ==4 000 x 0,07 = 280 Hz

de l'onde stationnaire de rang 1 :f, = 1 7 0 X 0fi5 = 3 4 0 0 HZ de l'onde stationnaire de rang 2 :f 2 = 17 ° 1 *X Ôfi5 = 6 8 0 0 HZ de l'onde stationnaire de rang 3 :f 3 = 170 X ÔT)5 = 10200 HZ 1 de

résonance de la paroi double :fo = 84 | r _ L + i ) _ L a/v 100 707 0,05 fo = 58 Hz

Tracé du graphique (fig. 10.5 ) :

Fig. 10.5 - Évaluation de l'affaiblissement acoustique d'une paroi double.

Évaluation de l'affaiblissement acoustique d'une paroi double Soit une paroi double dont les caractéristiques sont les suivantes : - Panneau 1, en briques pleines, épaisseur = 5 cm ; - Masse volumique des briques pleines = 2 000 kg/m3;

123

m

PAROI DOUBLE § 0

PAROI DOUBLE

Cet exemple d’évaluation met en évidence une mauvaise répartition des fréquences critiques. En effet, celles-ci sont relativement proches l’une de l’autre, par conséquent, l’atténuation mutuelle des parois ne peut pas se faire pleinement. De plus les perturbations résiduelles se manifestent dans une plage fréquences où la perception des bruits est élevée.

Connaissant la masse volumique des matériaux et l'épaisseur des panneaux, il est pos­ sible de calculer les masses surfaciques respectives (tableau 10.1) :

TABLEAU 10.1 - DÉTERMINATION DE LA MASSE SURFACIQUE DES PANNEAUX D'UNE PAROI DOUBLE Caractéristiques des matériaux M a sse v o lu m iq u e (k g /m 3) É p a is s e u r (m )

10.7

Optimisation

M a sse s u rfa c iq u e (k g /m 2)

Panneau 1 (briques pleines)

Panneau 2 (carreaux de plâtre)

2 000

1 000

0 ,0 5

0 ,0 4

100

40

Pour obtenir une fréquence de résonance inférieure à 75 Hz, l'épaisseur de la lame d'air est :

La loi expérimentale de fréquence appliquée à une paroi double met en évidence une progression de l’indice d’affaiblissement acoustique d’environ 6 dB par octave. Par rapport à cette pente moyenne, la courbe réelle présente un certain nombre d’accidents liés aux différentes perturbations (résonance, ondes stationnaires, fréquence critique) générées par la transmission de l’onde sonore.

d>''25( î s r à ) Soit :

d > 0,044 m

L’optimisation consiste à faire en sorte que ces pertes d’isolement soient évidemment aussi faibles que possible, mais surtout qu’elles ne se mani­ festent pas dans la bande des fréquences médiums pour laquelle la perception des bruits est maximale. La fréquence de résonance principale doit être étudiée avec attention, car l’énergie transmise est considérable. Le calcul montre que, compte tenu des masses surfaciques mises en jeu, cette perturbation se produit en général dans la bande des fréquences graves. Dans ces conditions, il y a tout intérêt à ce que l’apparition de cette réso­ nance se fasse dans l’extrême grave, plage de fréquence pour laquelle la perception est de plus en plus faible. Dans la pratique, la limite supérieure admise pour f0 est 75 Hz. Si les masses surfaciques sont imposées, il est facile de calculer d. En effet, la fréquence de résonance fDest donnée par la relation : fo = 84 O r: D’où

[exemple

- + r )à

m[

m 2J d

fo < 75 d > 1,25 - U D m 1 m 2J

| Calcul de l'épaisseur de la lame d'air Les panneaux d'une paroi double sont constitués de : - 5 cm de briques pleines ; - 4 cm de carreaux de plâtre.

124

125

11 PAROI SÉPARAT1ICE I I U I l O i f A L I

Comme toute cloison soumise à une onde sonore, un plancher est susceptible de réémettre une p artie de l’énergie incidente. Le calcul de Vaffaiblissement acoustique vis-à-vis des bruits aériens est donc, a priori, identique à celui effectué pou r les parois séparatrices verticales. Cependant, les planchers étant p a r nécessité soumis à divers chocs, leur comportement acoustique vis-à-vis de ces perturbations doit être spécialement étudié.

11.1

Com portem ent relatif au bruit aérien

11.2

Com portem ent relatif aux bruits d'im pact

11.3

M esure des bruits d'im pact

11.4

indice de réduction du niveau de bruit de choc ÀL

127

P ARO I S É P A R A T R IC E H O R IZ O N TA LE Q

E H PARO I S ÉP A R A T R IC E H O R IZO N TA LE

11.1 Comportement relatif au bruit aérien

Selon le mode de réalisation, un plancher peut être assimilé à une paroi simple ou double.

,

1 1.2 ,

Paroi double La réalisation d’un plafond suspendu permet de masquer les défauts d’isolement aux bruits aériens d’une dalle simple. Mais, comme pour toutes parois verticales doubles, ce procédé génère lui-même une fré­ quence de résonance imposée par le système masse-ressort ainsi créé. Soit :

11.1.1

Paroi sim ple C est le cas d’une dalle de béton. Les performances acoustiques peuvent être évaluées par : - l’application de la loi de masse ; - le calcul des fréquences de résonance fpq; - le calcul de la fréquence critique fc. Les fréquences de résonance fpq sont obtenues par application de la formule :

P : nombre de ventres développés sur la longueur de la dalle ; q : nombre de ventres développés sur la largeur de la dalle ; k; : coefficient représentatif du mode d’attache de la dalle (1,57 < k j < 3,14) ; h : épaisseur de la dalle (m) ; q : vitesse de propagation longitudinale dans le matériau (m/s) ; a : longueur de la dalle (m) ; b : largeur de la dalle (m). La première fréquence de résonance correspond à : p = q = 1. Soit :

fo = 60

1 Ci

1 1 m 2. d

f0 : fréquence de résonance due au couplage de la lame d’air ; mj : masse surfacique de la dalle (kg/m2) ; m2 : masse surfacique du plafond (kg/m2) ; d : distance séparant les deux parois (m). La masse surfacique de la dalle étant élevée par rapport à celle du plafond, le terme 1/nq peut être négligé. La fréquence de résonance est alors : J r a 2d

11.2 Comportement relatif aux bruits d'impact

Les bruits d’impact sont générés par des chocs directs sur une paroi. L’énergie développée est très importante et, comme elle est directement transmise dans le matériau, le niveau sonore induit est particulièrement élevé. Les moyens mis en œuvre pour atténuer ce type de nuisance doivent donc être particulièrement efficaces (fig. 11.1).

fi =kihc'( + à) 7

Lorsque la dalle est réalisée sur poutres, a représente l’écartement de pose. Cette distance est en général petite par rapport à la portée b, le terme 1/b2 peut donc être négligé. D ’où : _ k; h c, Ci — a Le calcul des fréquences fpq et fc donne en général des valeurs élevées et, par conséquent, situées dans la zone de perception maximale. L’amélio­ ration des performances ne peut être obtenue que par la réalisation d’un doublage. Fig. 11.1 - Propagation des bruits d'impact dans une construction.

128

PARO I SÉP A R A T R IC E H O R IZO N TALE Q Q

H j PAROI SÉPARATRICE HORIZONTALE

L’augmentation de la masse des parois n’apporte pratiquement aucune amélioration vis-à-vis du niveau sonore occasionné par des impacts. par ailleurs, la perturbation se propage dans les diverses parois de la construc­ tion ; il paraît donc plus judicieux de maîtriser la dispersion de l’énergie à la source plutôt que d’agir sur l’ensemble de la bâtisse. Cette action peut être effectuée : - au niveau de l’impact lui-même par absorption de son énergie ; - sur le parcours de Fonde par installation d’un obstacle.*1

11.2.1

Revêtem ent de sol Le principe consiste à absorber, pendant la phase d’impact, l’énergie communiquée au plancher. Pour ce faire, la dalle est recouverte d’un matériau élastique qui, au moment du choc, subit un écrasement tem­ poraire de faible amplitude (fig. 11.2).

Fïg. 11.3 - Variation en fonction de la fréquence de l'affaiblissement acoustique apporté par un revêtement de sol.

Revêtement

1

7 7 7 7 7 / 77

11.2.2

Dalle flottante Le principe consiste à provoquer une coupure dans le parcours de 1 onde afin de stopper la transmission de son énergie (fig. 11.4). Le plancher

Dalle principale

Fig. 11.2 - Principe du revêtement de sol.

La chute d’un objet sur le revêtement élastique peut, comme tout système masse-ressort, générer une résonance susceptible d’être entre­ tenue. La fréquence correspondante est donnée par la relation :

comprend alors : - une dalle principale solidaire des parois verticales maîtresses ; - une sous-couche résiliente ; - une dalle complémentaire « flottante ». ^ . La dalle complémentaire est posée sur la sous-couche résiliente qui agit comme un ressort. La coupure élastique ainsi créée atténue la transmis­ sion de l’énergie dans la bâtisse, la dalle flottante étant évidemment sans contact avec les parois verticales.

f =± E 0

2 îW M

(M : masse de l’objet ; K : raideur du revêtement.) À la résonance, la quantité d’énergie transmise est maximale, l’affaiblis­ sement acoustique apporté par le système est alors relativement faible (fig. 11.3). En revanche, au-delà de cette fréquence, l’affaiblissement augmente régulièrement à raison de 12 dB par octave. La pose d’un revêtement de sol élastique sur une dalle procure un affai­ blissement acoustique élevé vis-à-vis des bruits d’impacts. En revanche, la fiabilité de cette technique est aléatoire, car elle dépend de la résistance à l’usure du matériau.

Fig, 11.4 - Principe de la dalle flottante.

131 130

CEI PARO I SÉP A R A T R IC E

H O R IZO N TA LE

P ARO I S ÉP A R A T R IC E H O R IZ O N TA LE Q j

Lors d’un impact, l’énergie est dissipée dans la dalle flottante. Cepen­ dant, sous l’effet du choc, il y a formation d’une onde de flexion ; une partie du rayonnement est alors transmise à la dalle principale par l’intermédiaire de la sous-couche. La dalle flottante et la sous-couche constituent un système masse-ressort susceptible d’entrer en résonance. La fréquence correspondante est donnée par la relation :

fi = L / L ms : masse surfacique de la dalle flottante (kg/m2) ; k : raideur surfacique de la sous-couche (N/m3). La masse surfacique de la dalle flottante étant par nature relativement élevée, la fréquence de résonance du système est située dans la partie basse du spectre audible. Pour que la perturbation soit la moins percep­ tible possible, il faut optimiser la valeur du coefficient k de sorte que cette fréquence soit inférieure à 100 Hz. Soit :

fi <

Fig. 1 1 . 5 - Variation en fonction de la fréquence de l'affaiblissement acoustique d'une dalle flottante.

L A 2îii\| m s

D’où : k < ms (2?t f0) 2 Pour une dalle de masse surfacique égale à 100 kg/m2*, la valeur du coefficient k doit être : k < 4 107 Sous l’effet du poids de la dalle flottante, la sous-couche subit une défor­ mation élastique e. L’écrasement étant pour la majorité des matériaux proportionnel à la charge, la force appliquée sur la sous-couche résiliente est donc de la forme : F = k e = ms g La fréquence de résonance est alors : fn -

11.3 Mesure des bruits d'impact

Dans le cas des bruits d’impact, le niveau sonore régnant dans le local de réception est lié à la quantité d’énergie directement transmise dans le matériau. Cette énergie étant difficilement mesurable, l’évaluation des performances des planchers est effectuée à l’aide d’une machine à chocs étalon. L’utilisation de cet appareil étant généralisée, la mesure du niveau sonore régnant dans le local de réception est suffisante pour caractériser l’efficacité des planchers.

2n

Soit approximativement :

e : écrasement (diminution de l’épaisseur) de la sous-couche (m). Pour que la sous-couche garde toutes ses propriétés d’élasticité, l’écra­ sement qu elle subit sous l’effet de la charge doit être limité à moins de 10 % de son épaisseur initiale. À la résonance, la quantité d’énergie transmise est maximale ; l’affaiblis­ sement acoustique apporté par le système est alors inférieur à celui que procurerait une dalle simple de masse équivalente. En revanche, au-delà de cette fréquence, l’affaiblissement augmente régulièrement à raison de 12 dB par octave (fig. 11.5). La technique des dalles flottantes est particulièrement efficace, car, tout en procurant un affaiblissement acoustique élevé vis-à-vis des bruits d’impact, elle agit sur les bruits aériens par effet de paroi double.

132

11.3.1

Machine à chocs norm alisée La machine est équipée de 5 marteaux disposés en ligne, mis en mou­ vement par un moteur électrique. Les chocs appliqués au plancher sont provoqués par leur chute libre d’une hauteur de 4 cm, la cadence étant fixée à 10 coups par seconde. La partie active des marteaux est constituée d’un embout cylindrique de 3 cm de diamètre. L’utilisation de cette machine est relativement simple. Elle est installée sur le plancher à tester en 4 emplacements distincts, choisis suffisam­ ment éloignés des parois du local (d > 0,5 m). L axe d alignement des marteaux doit être orienté à 45° par rapport aux poutres du plancher ou parallèlement à une des diagonales de la pièce (fig. 11.6).

133

H

P ARO I S É P A R A T R IC E H O R IZO N TA LE

PAROI SÉPARATRICE HORIZONTALE Q

f

Soit :

hæ

v

—►Filtre

Position 2 Go 0=2

Position 3

y

Lsb : niveau de pression du signal combiné (onde sonore transmise + bruit de fond) ; Lb : niveau de pression du bruit de fond. La réglementation relative à l’évaluation du niveau de bruit de choc transmis a nécessité l’élaboration d’une méthode de mesure applicable quel que soit l’aménagement du local de réception. Pour ce faire, les caractéristiques acoustiques de ce local sont comparées à celles d’un local de référence afin de pouvoir corriger les résultats obtenus à partir du relevé brut.

Local de réception Position 1 pas©

( b\

1010 - io10

L = 10 log

11.3.2 Niveau de pression du bruit de choc normalisé

Lp

La comparaison est effectuée sur Faire d’absorption équivalente A, celle du local de référence étant fixée à 10 m 2. Le niveau de pression normalisé Ln est donné par la relation suivante :

Fig. 1 1 . 6 - Principe de mesure du niveau de bruit de choc transmis dans un local.

Les niveaux de pression régnant dans le local de réception sont relevés par bande d’octave ou de tiers d’octave à l’aide d’un banc de filtres. Le champ acoustique n’étant pas strictement homogène, il est préférable d’effectuer les mesures en n emplacements distincts et de calculer, pour chaque bande, le niveau moyen de pression. Soit :

Ln = Lp + 10 log ^

11.3.3

Niveau de pression du bruit de choc standardisé La comparaison est effectuée sur le temps de réverbération, celui du local de référence étant fixé à 0,5 s. Le niveau de pression standardisé LnT est donné par la relation suivante :

LP

rLpmoy — _ inl ldmg Xio ^ 10

LnT = L p - 10 10g —

Le nombre de positions de mesure est généralement limité à 3 (éven­ tuellement 6 pour les bandes de fréquence inférieures à 400 Hz), les emplacements étant choisis de façon à ce qu’ils soient situés avec certi­ tude dans le champ réverbéré.

] R e le v é d 'u n n iv e a u d e

pression

d u b r u it d e c h o c s t a n d a r d is é

L e t a b l e a u c i- d e s s o u s d o n n e le s m e s u r e s e f f e c t u é e s s u r le s it e :

Il convient de noter que le local de réception n’est pas obligatoirement celui qui est situé sous le plancher testé, car les bruits d’impact sont sus­ ceptibles de se propager dans la bâtisse. Le niveau sonore transmis étant en général faible, les mesures peuvent éventuellement être perturbées par la présence de bruits parasites. Le niveau de pression de ce bruit de fond doit donc être préalablement relevé. Il faudra ensuite s’assurer que le niveau sonore transmis soit tou­ jours supérieur au niveau de bruit de fond d’au moins 10 dB. Si cette condition n ’est pas respectée, mais que l’écart est malgré tout supérieur à 6 dB, il est alors possible de calculer un niveau corrigé.

134

LP(Position1)

L P(P o s it io n 2 )

L P(P o s it io n 3 )

Lpmoy

Bruit

Tr

125

6 7 ,3

6 7 ,1

6 7 ,6

6 7 ,3

3 6 ,2

1 ,6

250

6 1 ,1

6 0 ,4

6 1 ,5

6 1 ,0

3 4 ,4

2,1

2 8 ,9

2 ,4

Bandes (Hz)

500

5 2 ,2

5 2 ,0

5 2 ,9

5 2 ,4

1 000

4 6 ,1

4 5 ,9

4 7 ,1

4 6 ,4

2 6 ,5

2 ,5

2 000

5 5 ,9

5 6 ,2

5 6 ,9

5 6 ,4

2 2 ,7

2 ,2

4 000

4 2 ,9

4 2 ,5

4 3 ,5

4 3 ,0

2 0 ,2

2 ,0

"h

135

M

PAROI SÉPARATRICE HORIZONTALE E H

PAROI SÉPARATRICE HORIZONTALE

Le

t a b le a u

c i- d e s s o u s

donne

le

c a lc u l

du

n iv e a u

de

p r e s s io n

de

b r u it

de

choc

s t a n d a r d is é :

Local d'émission 1 k-pmoy

10 log Tr/0,5

Lr(d B )

125

67,3

5,1

62,2

250

61,0

5,2

54,8

500

52,4

6,8

45,6

1 000

46,4

7,0

39,4

2 000

56,4

6,4

50,0

4 000

43,0

6,0

37,0

Bandes (Hz)

Machine à chocs

Absorbant Local de réception

11,4 indice de réduction du niveau de bruit de choc ÀL

Les performances acoustiques d’un plancher vis-à-vis des bruits d’impact doivent pouvoir être évaluées au moment de sa conception. Il est donc nécessaire de définir une caractéristique représentative de son efficacité, mesurable en laboratoire. L’efficacité des revêtements de sol ou des systèmes flottants est évaluée dans une chambre d’essai à l’aide d’une machine à chocs normalisée. Le principe consiste à calculer, à partir des niveaux de pression relevés dans le local de réception, la variation ÀL du niveau sonore consécutive à la pose de l’échantillon. Soit : ÀL = LP0 - LP L P0 : niveau de pression régnant dans le local de réception, la dalle d’essai étant directement frappée par la machine à chocs ; LP: niveau de pression régnant dans le local de réception, le revêtement ou le système flottant étant posé sur la dalle d’essai. Les niveaux de pression sont relevés par bande de tiers d’octave en n emplacements distincts (généralement n = 5), choisis suffisamment éloi­ gnés des parois du local de réception. Les résultats de mesure sont portés dans un tableau à partir duquel il est possible de calculer les niveaux moyens de pression LPOmoy et LPmoy et, par suite, les 18 valeurs de ÀL.

Fig. 11.7 - Chambre d'essai permettant de relever l'indice de réduction du niveau de bruit de choc AL.

Les caractéristiques de la chambre d’essai et de la machine à chocs étant normalisées, le niveau sonore généré par les impacts directs sur la dalle principale est en théorie immuable. Le bruit transmis dans le local de réception est donc assimilable à un bruit de référence. ] Évaluation de l'indice de réduction du niveau de bruit de choc d'une dalle flottante C e t t e é v a lu a t io n e s t e f f e c t u é e a v e c d e s m a t é r ia u x a y a n t le s c a r a c t é r i s t iq u e s s u iv a n t e s : - D a lle f l o t t a n t e , e n b é t o n a r m é , é p a i s s e u r = 4 c m . - S o u s - c o u c h e , e n p o ly s t y r è n e é la s t if ié , é p a i s s e u r = 4 c m . - D a lle d ' e s s a i, e n b é t o n a r m é , é p a i s s e u r = 1 4 c m . R e le v é ( t a b le a u 1 1 .1 ) d e s n iv e a u x d e p r e s s io n L P0 e t L P in d u it s d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n e t c a lc u l d e A L :

LP0: la dalle d'essai étant directement frappée par la machine à chocs ; L P : le s y s t è m e f lo t t a n t à t e s t e r é t a n t p o s é s u r la d a lle d 'e s s a i.

11.4.1

Chambre d'essai La chambre d’essai est constituée de 2 volumes parfaitement désolida­ risés et séparés par une dalle de 14 cm d’épaisseur. Afin d’éviter toute transmission sur les parois verticales, la fixation de cette dalle n o r m alisée est assurée par l’intermédiaire de joints élastiques (fig. 11.7).

136

137

EH PAROI SÉPARATRICE HORIZONTALE

TABLEAU 11.1 - DÉTERMINATION DE L'INDICE DE RÉDUCTION DU NIVEAU DE BRUIT DE CHOC D'UNE DALLE FLOTTANTE

Bandes

Lp01

^-P02

WûB

I k-P0moy

LPi

LP2

LP3

^•Pmoy

AL (dB)

100

63,2

63,0

63,5

63,2

61,1

62,5

59,6

61,1

2,1

125

66,9

65,8

66,1

66,3

56,2

56,6

55,8

56,2

10,1

160

70,1

69,2

69,5

69,6

54,8

55,2

55,6

55,2

14,4

200

68,2

67,9

68,5

68,2

54,6

53,6

51,3

53,2

15,0

250

68,1

67,8

68,5

68,1

51,6

50,7

49,7

50,7

17,4

315

70,3

70,1

71,2

70,6

44,9

47,2

46,5

46,2

24,4 ~

400

72,1

71,0

71,9

71,7

43,5

44,6

43,3

43,8

27,9 ~

500

72,2

71,9

73,1

72,4

41,8

43,2

43,5

42,8

29,6

630

72,1

71,5

73,1

72,3

39,3

40,8

41,1

40,4

31,9

800

71,9

70,9

72,5

71,8

37,9

37,5

39,1

38,2

33,6

1 000

71,8

71,1

72,3

71,8

37,1

36,7

35,6

36,4

35,4

1 250

72,1

71,5

72,9

72,2

35,0

34,3

35,9

35,1

37,1

41,4

40,8

31,1

1 600

71,9

70,9

72,6

71,9

40,6

40,3

2 000

72,1

71,1

73,1

72,2

43,5

42,7

43,7

43,3

28,9

2 500

72,1

71,2

72,9

72,1

48,6

47,7

49,8

48,8

23,3

3 150

72,9

71,1

73,5

72,6

37,2

36,6

35,4

36,4

36,2

4 000

73,1

72,9

74,1

73,4

32,2

31,3

32,9

32,2

41,2

5 000

72,9

71,8

73,2

72,7

39,1

37,5

37,9

38,2

34,5

12 ISOLEMENT

RELA TIF

A U

B R U I T

M É K 0 E M

Une source sonore placée dans le local d ’émission génère une onde progressive qui, après de multiples réflexions, crée un champ réverbéré. À chaque réflexion, une partie de l’énergie libérée p ar la source est absorbée p a r les parois de ce local. Le local de réception contigu est alors soumis à un cham p réverbéré engendré essentiellement p a r la paroi séparatrice. L ’isolement est la caractéristique qui perm et d ’apprécier l’efficacité des moyens mis en œuvre pou r réduire les transmissions indésirables.

L a f ig u r e 1 1 . 8 d o n n e la r e p r é s e n t a t io n g r a p h i q u e d e c e t t e é v a lu a t io n :

AL(dB)

Dalle flottante de 4 cm de béton sur sous-couche de polystryrène élastifié (4 cm)

12.1

Mode de transm ission des bruits aériens

12.2

Isolem ent brut

12.3

Isolem ent norm alisé et isolem ent standardisé

12.4

Méthode de m esure de l'isolem ent

12.5

Évaluation d'un isolem ent acoustique brut

12.6

Évaluation d'un isolem ent acoustique standardisé

Fig. 11.8 - Représentation par bande de tiers d'octave de l'indice de réduction du niveau de bruit de choc d'une dalle flottante.

138

139

B

IS O LE M EN T R ELA T IF A U B R U IT A ÉR IEN

12.1

ISO LEM EN T R ELA T IF AU BR U IT A ÉR IEN f 0

Mode de transmission des bruits aériens

L’isolement brut Db est égal à la différence arithmétique des niveaux de pression mesurés sur le site. L’isolement brut est exprimé en dB.

L^b Lpl Toutes les parois du local d’émission (fig. 12.1) sont touchées par le champ réverbéré Irl. Une partie de l’énergie absorbée par les parois laté­ rales est canalisée par les matériaux puis rayonnée dans le local de réception. Le champ réverbéré Ir2 régnant dans le local de réception correspond donc à la contribution de deux modes de transmission d’énergie : - une transmission directe par la paroi séparatrice ; - une transmission indirecte par les parois latérales. La transmission de l’énergie par les parois latérales est dite « indirecte », parce que la propagation de l’onde acoustique est : - aérienne entre la source et la paroi ; - solidienne le long de la paroi ; - aérienne de la paroi vers le local de réception.

L’intensité acoustique du champ diffus régnant dans le local de réception dépend évidemment de la quantité d’énergie transmise par les parois, mais aussi du temps de réverbération de ce local. Or, le temps de réverbération d’une salle varie en fonction de son aménagement. Une pièce nue est très réverbérante, mais, une fois aménagée (moquette, rideaux, mobilier, etc.), cette même pièce devient mate, l’intensité du champ réverbéré y est donc plus faible et par conséquent l’isolement plus important.

12.3 Isolement normalisé et isolement standardisé

La réglementation relative à l’isolement acoustique a nécessité l’élabora­ tion d’une méthode de mesure applicable quel que soit l’aménagement du local de réception, celui-ci pouvant à la limite être vide. Pour ce faire, les caractéristiques acoustiques du local de réception sont comparées à celles d’un local de référence afin de pouvoir corriger les résultats obtenus à partir du relevé d’isolement brut.

Transmission a indirecte *

?

î Ll (Intensitéréverbérée)

(Intensitéréverbér Transmission directe

Local 1

Local 2 (Réception)

(Émission)

& Source

,

J,

Lp2

—

12.3.1

Isolem ent norm alisé La comparaison est effectuée sur l’aire d’absorption équivalente A, celle du local de référence étant fixée à 10 m2. L’isolement acoustique nor­ malisé Dn est donné par la relation suivante :

Transmission A indirecte

A D n = L pi ' "p2 ' 10 log 10 Fig» 12.1 - Transmission directe et indirecte des bruits aériens.

12.3.2

12.2 Isolement brut

Isolem ent standardisé La comparaison est effectuée sur le temps de réverbération, celui du local de référence étant fixé à 0,5 s. L’isolement acoustique standardisé DnT est donné par la relation suivante : DnT = Lpl - Lp2 + 10 log ^

Soit Lpl le niveau de pression acoustique régnant dans le local 1 et Lp2 celui régnant dans le local 2. Ces niveaux de pression correspondent res­ pectivement aux champs réverbérés Irl et Ir2.

140

Il convient de noter que si le local de réception a effectivement une aire d’absorption équivalente de 10 m2 et un temps de réverbération de 0,5 s, l’isolement normalisé est égal à l’isolement standardisé.

ISOLEMENT RELATIF AU BRUIT AÉRIEN E

H 3 ISOLEMENT RELATIF AU BRUIT AÉRIEN

À noter encore : l’application de la formule de Sabine permet de calcule l’aire d’absorption équivalente A0 du local de référence en fonction
0=1

A0 = 0,16 ^ = 0,32 V 0 1 Tn

Position 3

Position 1 Position 2 Position 2

12.4 Méthode de mesure de l'isolement

Générateur (bruit rose)

f iq. 12.2 - Principe de mesure d'un isolement au bruit aérien entre locaux.

La mesure de l’isolement acoustique consiste à générer un bruit dans une pièce et à analyser par bande d’octave ou de tiers d’octave le niveau sonore transmis dans la pièce adjacente. L’isolement brut Db est obtenu directement (différence arithmétique des niveaux de pression), l’isolement acoustique standardisé D nT nécessite le calcul du terme correctif (10 log Tr/0,5).

Le nombre de postons de ^ chaque local (éventuellement 6 pont les bandes dé ftequene ^ v Ann H/l les emplacements étant choisis de ç 1? hués avec Ï t t i t o e dans les champs tévetbétés respecttfs (fig . 12.2).

Le niveau sonore transmis est en général faible ; il faut donc vérifier que la mesure n’est pas perturbée par la présence de bruits ambiants (clima­ tisation, par exemple). Pour ce faire, il faut préalablement relever, pour chaque bande, le niveau de bruit de fond régnant dans le local de récep­ tion, puis, pendant la mesure, s’assurer que le niveau sonore transmis (combiné au bruit de fond) soit toujours supérieur au niveau de bruit de fond d’au moins 10 dB. Si cette condition n ’est pas respectée, il faut alors augmenter la puissance de la source et reprendre l’ensemble des mesures. Lorsque la puissance de la source ne permet pas d’atteindre ce résultat, mais que l’écart est malgré tout supérieur à 6 dB, il est alors possible de calculer un niveau corrigé. Soit :

(3

'

L = 10 log

V

2

Les champs acoustiques régnant dans les locaux respectifs n’étant pas strictement homogènes, l’isolement est calculé à partir des niveaux moyens de pression. Le niveau moyen de pression régnant dans un local correspond, pour une bande de fréquence donnée, à la moyenne énergétique des niveaux relevés en n emplacements distincts.

£1Q 10 T A -'pm oy = 10 log n

c i- d e s s o u s d o n n e le s m e s u r e s e f f e c t u é e s s u r le s it e :

Niveau

(Hz)

10 10 - 1010

Lsb : niveau de pression du signal combiné (onde sonore transmise + bruit de fond) ; Lb : niveau de pression du bruit de fond.

Soit :

T e ta te a u

Bandes ( b\

Filtre

Local 1 (Émission,!

Niveau de réception l p2

d'émission Lpl

Position 1 Position 2 Position 3 Position 1 Position 2 Position 3 tpimoy

125

Lp2moy

Bruit de fond

54

54

36

86 ,3

53,8

84

53,5

86

4 4 ,5

45

4 4 ,8

34 26

82

83

84

83,1

45

250 500

84

8 5 ,8

49

86

48

87

49

48 ,7

33 ,5

33,5

23

81

82

8 2 ,5

3 3 ,5

3 3 ,5

84

29

19

2 9 ,5

29,3

2 000

81

79

7 9 ,8

29,5

79

7 1 ,2

23

22 ,7

7 1 ,5

?2

15 _

71

71

23

4 000

1 000

, co n vto * « u e ,

___ _ ----

dans la

e n t r e 6 e t 1 0 d B , te s n iv e a u x d e r é c e p t io n d o iv e n t d o n c

L'P2i = 10 l°9 f 1010 - 10

22,3 dB

143 142

1 B 9 ISOLEMENT RELATIF AU BRUIT AÉRIEN

ISOLEMENT RELATIF AU BRUIT AÉRIEN B 3

/ U

^jpjj ------1 Relevé d'un isolement acoustique standardisé DnT

IC

C e r e le v é a p o u r b u t d e v é r if ie r l 'is o le m e n t d ' u n e p e t it e s a lle d e r é u n io n v is - à - v is d u n

L'pjj = 10 log ( 1010 —10 10 ) = 21,0 dB

c o u lo ir d ' a c c è s . L a p i è c e é t a n t v id e d e t o u t m e u b le , la m e s u r e s t a n d a r d i s é e p e r m e t d e s im u l e r le s c o n d it io n s p r o b a b le s d 'u t ilis a t io n .

L ' P23 =

23 -,10

15 1 r i 10

2Ü L P2moy

L e t a b l e a u c i- d e s s o u s c o r r e s p o n d a u x m e s u r e s e f f e c t u é e s s u r le s it e :

1 0 lo g f 1 0 10 - 1 0 10 ) = 2 2 , 3 d B

10

21

151

lo g

2 1 ,9 dB

Lplmoy

^*p2moy

125

8 6 ,3

5 3 ,8

3 2 ,5

250

8 3 ,1

4 4 ,8

3 8 ,3

500

8 5 ,8

4 8 ,7

3 7 ,1 4 9 ,0

Db

1 000

8 2 ,5

3 3 ,5

2 000

7 9 ,8

2 9 ,3

5 0 ,5

4 000

7 1 ,2

2 1 ,9

4 9 ,3

B r u it

Tr

Position 1 Position 2 Position 3 Position 1 Position 2 Position 3 de fond 88

86

84

54

54

5 3 ,5

36

1 ,6

250

82

83

84

45

4 4 ,5

45

34

2 ,1

500

87

86

84

49

48

49

26

2 ,4

~ 1 000

81

82

84

3 3 ,5

3 3 ,5

3 3 ,5

23

2 ,5

”

2 000

81

79

79

2 9 ,5

29

2 9 ,5

20

2,2

4 000

71

71

7 1 ,5

23

22

23

15

2 ,0

~

(dB)

Local de réception

LpZ

r é c e p tio n

125

L e t a b l e a u c i - d e s s o u s d o n n e le c a lc u l d e l ' is o le m e n t b r u t :

Bandes (Hz)

Niveau de

Niveau d'émission Lp1 Bandes (Hz)

Il c o n v ie n t d e r e m a r q u e r q u e , d a n s la b a n d e 4 0 0 0 H z , le s é c a r t s ( L SB - L B) é t a n t c o m p r is e n t r e 6 e t 1 0 d B , le s n iv e a u x d e r é c e p t io n d o iv e n t d o n c ê t r e c o r r i g é s . S o it :

L a f ig u r e 1 2 . 3 e n d o n n e la r e p r é s e n t a t io n g r a p h i q u e :

L ' p21 =

1 0 lo g ( l 0 ^ ° - 1 0 r ° )

= 2 2 ,3 dB

L ' p22 =

1 0 lo g ( l O , 0 - 1 0 10

= 2 1 ,0 dB

L ' p23 =

1 0 lo g f l 0 ' ° - 1 0 101 = 2 2 , 3 d B

/ L 'p 2moy —

10

lo g

223

11

lit

10 10 + 1010+ 1010

= 2 1 ,9 dB

D 'o ù :

Bandes (Hz)

Fig. 12.3 -

144

R e p r é s e n t a tio n

par bande

d 'o c t a v e

d'un isolement

b ru t.

r 3 0

L e t a b le a u c i - d e s s o u s c o r r e s p o n d a u c a lc u l d e l 'is o le m e n t a c o u s t i q u e s t a n d a r d i s é .

^*p2moy

®-p1moy” ^-p2moy

10 l o g Tr/0,5

DnT (dB)

8 6 ,3

5 3 ,8

3 2 ,5

5,1

3 7 ,6

125

8 3 ,1

4 4 ,8

3 8 ,3

6 ,2

4 4 ,5

250

8 5 ,8

4 8 ,7

3 7 ,1

6 ,8

4 3 ,9

500

8 2 ,5

3 3 ,5

4 9 ,0

7 ,0

5 6 ,0

1 000

7 9 ,8

2 9 ,3

5 0 ,5

6 ,4

5 6 ,9

2 000

7 1 ,2

2 1 ,9

4 9 ,3

6 ,0

5 5 ,3

4 000

145

Jg J ISOLEMENT RELATIF AU BRUIT AÉRIEN

La

figure

ISOLEMENT RELATIF AU BRUIT AÉRIEN H

1 2 .4 e n d o n n e

la représentation

Cette relation permet d’évaluer l’isolement acoustique brut existant entre deux pièces d’habitation. Pour ce faire, il suffit de connaître les caractéristiques de la paroi séparatrice ainsi que les coefficients d’absorption des différentes surfaces garnissant le local de réception. Le calcul doit évidemment être effectué pour chaque bande de fréquence.

g r a p h iq u e :

D nT (d B ) 70

Évaluation d'un isolem ent acoustique

entre deux pièces

S o it à é v a l u e r l'is o l e m e n t a c o u s t i q u e e x is t a n t e n t r e d e u x p i è c e s d ' h a b it a t io n d e lo g e ­

60

m e n t s d if f é r e n t s (fig . 1 2 . 5 ) . L a p a r o i s é p a r a t r i c e e s t r é a lis é e e n b é t o n lis s e . L e lo c a l d e

V

r é c e p t io n , n o n a m é n a g é , c o m p r e n d u n e p o r t e p l a n e e t u n e f e n ê t r e à s im p le v it r a g e .

7r

50

Z

El 40

z_

30

Local 2

Local 1

(Réception)

(Émission)

20

125

250

500

1K

2K

4K

P o rte

f (Hz)

Fig. 12.4 - Représentation par bande d'octave d'un isolement acoustique standardisé. Fig. 12.5 - Exemple d'évaluation de l'isolement existant entre deux pièces d'habitation de logements différents.

12.5 Évaluation d'un isolement acoustique brut

C a r a c t é r i s t i q u e s d e la p a r o i s é p a r a t r i c e : - D i m e n s i o n s : lo n g u e u r L = 4 m ; h a u t e u r H = 2 , 5 m ; é p a i s s e u r h = 1 5 c m . - M a t é r ia u : b é t o n lis s e . C a r a c t é r i s t i q u e s d u lo c a l d e r é c e p t io n : - D i m e n s i o n s : lo n g u e u r L = 4 m ; la r g e u r I = 3 m ; h a u t e u r H = 2 , 5 m .

L etude théorique de la transmission d une onde sonore à travers une paroi séparatrice montre que l’isolement acoustique brut peut être calculé à l’aide de la relation suivante :

- M a t é r ia u x : p a r o is : b é t o n lis s e ; p l a f o n d : p lâ t r e p e in t ; s o l : p a r q u e t s u r la m b o u r d e s .

• C a lc u l d e s s u rfa c e s :

Db = Lpl —LP2 = R + 10 log — Db: isolement acoustique brut (dB) ; Lpi •'niveau de pression régnant dans le local d’émission (dB) ; L P2 : niveau de pression régnant dans le local de réception (dB) ;

- F e n ê tre :

4 x 2 ,5 = 10 m 2 2 ,2 x 0 ,8 3 = 1,8 Sfenêtre = L 5 x 2 = 3 m 2

- M u r s ( b é t o n lis s e ) :

S murs = [( 4 + 3 + 4 + 3 ) x 2 ,5 1 -

- P la f o n d :

Splafond = 4 x 3

-S o l :

S soj = 4 x 3

- P aro i s é p a ra t ric e :

Sp =

- P o r t e is o p la n e :

S porte =

146

(1 ,8 + 3 ) = 3 0 ,2 m 2

= 12 m 2

= 12 m 2

• In d ic e d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e R d e la p a r o i s é p a r a t r i c e ( b é t o n lis s e d e 1 5 c m ) .

R . indice d affaiblissement acoustique de la paroi séparatrice des deux locaux (dB) ; A : aire d’absorption équivalente du local de réception (m2) ; Sp: surface de la paroi séparatrice (m2).

m2

B a n d e s d 'o c ta v e

R (dB)

(Hz)

125

250

500

1K

2K

4k

35

42

48

54

60

66

147

ISOLEMENT RELATIF AU BRUIT AÉRIEN H

B B ISOLEMENT RELATIF AU BRUIT AÉRIEN

• C o e f f i c i e n t s d ' a b s o r p t i o n d e s d if f é r e n t s m a t é r ia u x u t ilis é s d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n ■

Bandes d'octave ( H z )

125

250

500

1K

P o rte s (ty p e is o p la n e )

0 ,3

0 ,2

0 ,2

0,1

0 ,0 7

0 ,0 4 ~~

V it r a g e s (v e rre o r d in a ir e )

0 ,3 5

0 ,2 5

0 ,1 8

0 ,1 2

0 ,0 7

0 ,0 4

M u r s (b é to n lisse )

0 ,0 1

0 ,0 1

0 ,0 1

0 ,0 2

0 ,0 5

0 ,0 7

P la fo n d (p lâ tre p e in t)

0 ,0 1

0 ,0 1

0 ,0 2

0 ,0 3

0 ,0 4

0 ,0 5

0 ,2

0 ,1 5

0 ,1 2

0,1

0 ,0 8

0 ,0 7

S o ls (p a r q u e t s u r la m b o u r d e s )

2K

12.6

Évaluation d'un isolement acoustique standardisé

4K ~~

Le local de réception de l’exemple précédent étant supposé non amé­ nagé, l’évaluation de l’isolement brut ne donne pas une appréciation réaliste. En revanche, l’estimation de l’isolement acoustique standardisé permet de prévoir, avec une assez bonne précision, les qualités acousti­ ques de ce même local, meublé et occupé.

~

L’isolement acoustique standardisé est donné par la relation : rp • C a l c u l d e s S a ( p a r b a n d e d 'o c t a v e ) :

Bandes d'octave ( H z )

125

D nT = Db + 10 log

250

500

1K

2K

4K

P o rte s ( 1 ,8 m 2)

0 ,5 4

0 ,3 6

0 ,3 6

0 ,1 8

0 ,1 3

0 ,0 7

V it r a g e s (3 m 2)

1 ,0 5

0 ,7 5

0 ,5 4

0 ,3 6

0 ,2 1

0 ,1 2

M u r s ( 3 0 ,2 m 2)

0 ,3 0

0 ,3 0

0 ,3 0

0 ,6 0

1,51

2 ,1 1

P la fo n d (1 2 m 2)

0 ,1 2

0 ,1 2

0 ,2 4

0 ,3 6

0 ,4 8

0 ,6 0

S o ls (1 2 m 2)

2 ,4 0

1 ,8 0

1 ,4 4

1 ,2 0

0 ,9 6

0 ,8 4

Le temps de réverbération du local peut être calculé à l’aide de la formule de Sabine : V Tr = 0,16 A (V : volume du local de réception ; A : aire d’absorption équivalente.) Évaluation d'un isolem ent acoustique standardisé entre deux pièces S o it à é v a lu e r l ' is o le m e n t a c o u s t i q u e s t a n d a r d is é e x is t a n t e n t r e le s d e u x p i è c e s d ' h a b i ­ t a t io n

de

l 'e x e m p le

p ré cé d e n t

pour

le q u e l

l 'is o le m e n t

b ru t

et

l'a ir e

d 'a b s o r p t i o n

é q u iv a le n t e s o n t d é jà c a lc u l é s .

• C a l c u l d e la s o m m e d e s S a ( p o u r c h a q u e b a n d e d 'o c t a v e ) :

• C a l c u l d u v o l u m e d u lo c a l d e r é c e p t io n :

Bandes d'octave (Hz) A = Z Sa

V = LxlxH = 4x3x2,5=30m3

125 4 ,4 1

250

500

1K

2K

4K

3 ,3 3

2 ,8 8

2 ,7 0

3 ,2 9

3 ,7 4

• C a l c u l d u t e m p s d e r é v e r b é r a t io n ( p o u r c h a q u e b a n d e d 'o c t a v e ) :

125

250

500

1K

2K

250

500

0 ,1 6 V

4 ,8

4 ,8

4 ,8

4 ,8

4 ,8

4 ,8

3 ,2 9

3 ,7 4

1 ,4 6

1 ,2 8

35

42

48

54

60

66

A

4 ,4 1

3 ,3 3

2 ,8 8

2 ,7 0

3 ,2 9

3 ,7 4

A

10

10

10

10

10

10

- 3 ,5 6

D b = R + 1 0 log A / S p

3 1 ,4

- 4 ,7 8 3 7 ,2

- 5 ,4 0 4 2 ,6

- 5 ,6 9

- 4 ,8 3

4 8 ,3

5 5 ,2

A = £ Sa

4 ,4 1

3 ,3 3

2 ,8 8

2 ,7 0

T r = 0 ,1 6 V / A

1 ,0 8

1 ,4 5

1 ,6 7

1 ,7 8

• C a l c u l d e l'is o le m e n t a c o u s t i q u e s t a n d a r d is é D nT, e x p r im é e n d B :

Bandes d'octave (Hz)

c é d e n t n e p e u v e n t ê t r e v a lid é e s q u e si la f r é q u e n c e d e r é s o n a n c e p r in c i p a le f „

d e la

O r la f r é q u e n c e d e r é s o n a n c e p r i n c i p a le d e la p a r o i e s t d o n n é e p a r la r e la t io n :

fn = kihC' ( ? + ? ) (1 V42

+ —! _ " ) = 9 7 , 6 H z 2 ,5 /

L a f r é q u e n c e d e r é s o n a n c e p r in c i p a le d e la p a r o i é t a n t in f é r ie u r e à 1 2 5 H z , le s v a le u r s d ' i s o l e m e n t p e u v e n t d o n c ê t r e v a lid é e s .

148

500

1K

2K

4K

4 8 ,3

5 5 ,2

6 1 ,7

Db

3 1 ,4

3 7 ,2

Tr

1 ,0 8

1 ,4 5

1 ,6 7

1 ,7 8

1 ,4 6

1 ,2 8

1 0 lo g T r / 0 ,5

3 ,3 4

4 ,6 2

5 ,2 4

5 ,5 1

4 ,6 5

4 ,0 8

4 7 ,8

5 3 ,8

5 9 ,9

6 5 ,8

6 1 ,7

p a r o i s é p a r a t r i c e e s t s it u é e e n d e h o r s d e la p l a g e 1 2 5 H z - 4 0 0 0 H z .

= 0 ,8 6 x 0 ,9 5 x 3 4 0 0 x

250

4 2 ,6

D nT = D b + 1 0 lo g T r/ 0 ,5

f„

125

- 4 ,2 7

Il f a u t n o t e r q u e le s d if f é r e n t e s v a le u r s d ' i s o l e m e n t b r u t o b t e n u e s d a n s l'e x e m p le p r é ­

S o it :

1K

4K

R

1 0 lo g A / S p

4K

125

• C a l c u l d e l'is o le m e n t b r u t D b, e x p r im é e n d B :

Bandes d'octave (Hz)

2K

Bandes d'octave (Hz)

3 4 ,7

4 1 ,8

! RÉGLEM ENTATION ! ET N O R M A L I S A T I O N

ts

C O iC iPÏ

DE

VALEUR

UliQUE

L’étude théorique de l’acoustique, développée dans la prem ière partie de cet ouvrage, a montré que l’ensemble des phénom ènes impliqués est tributaire de la fréquence de Tonde sonore. En conséquence, l’évaluation des performances acoustiques d ’un bâtim ent devrait être effectuée sur l’étendue des fréquences audibles, tâche difficilement envisageable du fa it qu’elle nécessiterait un nom bre infini de calculs ou de mesures. Le découpage en bandes de l’étendue des fréquences audibles perm et de ram ener ce nom bre à une valeur raisonnable. Ainsi, l’évaluation en laboratoire des caractéristiques des m atériaux est effectuée sur seulement 18 bandes. L ’appréciation im m édiate et la comparaison des perform ances des m atériaux testés dans ces conditions restent malgré tout difficiles, compte tenu du nom bre relativement élevé de résultats, d ’où l’idée d ’en déduire un indice représentatif unique. La notion d ’indice unique n’est pas limitée aux performances des matériaux. Appliquée aux bâtiments à usage d ’habitation, elle perm et de simplifier l’élaboration des cahiers des charges et des procédures de contrôle et, p a r suite, de rendre possible l’établissement d ’une réglementation acoustique simple. Puisqu’un indice unique est censé donner une « appréciation » globale d ’une perform ance acoustique, il est logique de tenir compte, dans son élaboration, de la non-linéarité fréquentielle de l ’appareil a u d itif humain. L ’indice unique ainsi défini perm et de quantifier la façon dont une perform ance acoustique est perçue. Cet indice est exprim é en unité pondérée.

13.1

Dom aine d'application

13.2

Principe d'élaboration

13.3

Réglem entation

13.4

Norm alisation

13.5

M éthode d'évaluation

153 I

LE CONCEPT DE VALEUR UNIQUE § | |

QU LE CONCEPT DE VALEUR UNIQUE

13.1

Domaine d'application

Les valeurs ou indices uniques permettent de caractériser, de faç0n immédiate, les principaux paramètres entrant en jeu dans l’acoustique des bâtiments : - niveaux de pression des champs réverbérés (émission et réception) ; -n iv e a u x de pression générés par les sources de bruit (bruit d’équipement) ; - niveaux de pression des bruits extérieurs (bruit de trafic) ; - niveaux de pression relatifs aux bruits transmis (bruit de choc) ; - indices d affaiblissement acoustique des matériaux ; - coefficients d’absorption acoustique des matériaux ; - indices de réduction du niveau de bruit de choc des revêtements de sol ; - indices de réduction du niveau de bruit de choc des chapes ou dalles flottantes ; - isolements acoustiques normalisés et standardisés des bâtiments.

L’évaluation des indices uniques d’affaiblissement et d’isolement acous­ tique est malgré tout possible grâce à un artifice de calcul. En effet, les indices par bande ayant été relevés avec une source de bruit quelconque, il est tout à fait possible de retrouver, par calcul, les quan­ tités théoriques d’énergie qui auraient été mises en jeu en présence du bruit de référence. L’évaluation des valeurs et indices uniques est effectuée à l’aide de deux bruits de référence : - le bruit rose, utilisé dans le cadre des bruits aériens entre locaux et des bruits d’avions ; - le bruit de trafic ou bruit routier, utilisé dans le cadre des bruits aériens venant de l’espace extérieur. Les caractéristiques de ces bruits sont normalisées. Leur description indique, pour chaque type de bruit, la distribution de l’énergie par bande d’octave et tiers d’octave.

13.3 Réglementation 13.2 Principe d'élaboration

L élaboration des valeurs et indices uniques consiste à comptabiliser les quantités d’énergie pondérées mises en jeu dans chaque bande de fréquence afin de déterminer la quantité globale intervenant sur l’ensemble des bandes. Ce principe d élaboration de valeurs uniques est parfaitement adapté aux relevés de niveau de pression, en revanche, il ne peut être utilisé que sous certaines réserves pour l’évaluation des indices d’affaiblissement et d’isolement acoustiques. En effet, l’évaluation de ce type d’indice unique consiste à comptabiliser, successivement, les quantités d’énergie pondérées mises en jeu dans le local d’émission et dans le local de réception afin de pouvoir en calculer la différence. Il est évident que la quantité d’énergie pondérée régnant dans le local d émission dépend directement des caractéristiques de l’onde sonore émise par la source. Par conséquent, l’évaluation des indices uniques d’affaiblissement et d’isolement acoustique n’a de sens que si ces caracté­ ristiques sont parfaitement connues. En supposant qu’elles puissent être immuables, la comparaison des performances acoustiques entre différents matériaux ou différents bâtiments devient alors tout à fait correcte. La source sonore génère alors un bruit de référence. En pratique, la production d’un bruit de référence est illusoire, compte tenu des performances modestes des sources sonores et de la difficulté à générer un champ acoustique homogène.

154

Les valeurs et indices uniques devant fournir des informations parfaite­ ment fiables et reproductibles, leur évaluation doit etre effectuée selon des procédures normalisées. Les normes en vigueur sont notifiées dans les textes officiels concernant la réglementation acoustique. Cette dernière a subi deux évolutions suc­ cessives annoncées par les arrêtés du : - 28 octobre 1994, relatif à la « Nouvelle réglementation acoustique » ; - 3 0 juin 1999, relatif à la «Réglementation acoustique des bâtiments d’habitation ». Le dernier arrêté officialise l’obligation d’appliquer les nouvelles normes européennes dès le 1er janvier 2000. Pour autant, il est demandé aux industriels de donner, pendant une période transitoire, les caractéristi­ ques de leurs matériaux selon les deux prescriptions. La connaissance simultanée des normes françaises et européennes est donc indispensable.

13.4 Normalisation

Les normes citées dans les textes réglementaires sont éditées et diffusées par l’Afnor (Association française de normalisation) sous les références

155

LE CONCEPT DE VALEUR UNIQUE H

E S LE CONCEPT DE VALEUR UNIQUE

13.5

suivantes : - N F S 31-057; - N F EN ISO 717-1 ; - N F EN ISO 717-2 ; - N F EN ISO 11-654. La norme française NF S 31-057 donne en annexe la méthode de calcul des indices normalisés, exprimés en dB (A), de la qualité acoustique des bâtiments. Les normes européennes NF EN ISO 717-1 et 717-2 sont entièrement consacrées à l’évaluation des valeurs uniques, exprimées en dB, des per­ formances acoustiques des immeubles et éléments de construction. La norme européenne NF EN ISO 11-654 est affectée à l’élaboration de l’indice unique d’évaluation de l’absorption des matériaux.

Méthode d'évaluation

La méthode d’évaluation des valeurs uniques dépend de la norme à laquelle elle se réfère.

13.5.1 Normes françaises Le bilan énergétique, nécessaire à l’évaluation des valeurs et indices uni­ ques, est effectué par sommation logarithmique des niveaux de pression pondérés A correspondant à chaque bande. Cette évaluation nécessite donc une série d’opérations mathématiques qui peut, fort heureusement, être effectuée à l’aide d’une calculatrice programmable ou d’un tableur.

Les normes européennes citées ci-dessus ont désormais le statut de normes françaises. Les documents sont disponibles au siège de l’Afnor, 11, rue Francis-dePressensé, 93 571 - La Plaine-Saint-Denis.

Les données normalisées (tableau 13.2) nécessaires aux calculs des dif­ férents indices sont : - les valeurs A; de pondération A par bande (octave et tiers d’octave) ; - les valeurs S; du spectre de référence du bruit routier par bande (octave et tiers d’octave) ; - le niveau de pression du bruit de choc Ln0i du plancher de référence.

Le tableau 13.1 donne la terminologie des principaux indices uniques normalisés :

TABLEAU 13.1 - TERMINOLOGIE DES PRINCIPAUX INDICES UNIQUES NORMALISÉS

Bm it d’équipement

Bruit de choc

Bruit de choc Affaiblissement (bruit aérien)

Normes françaises

Normes européennes

Niveau de pression acoustique normalisé LnAT exprimé en dB(A)

(*)

Niveau de pression acoustique normalisé L^x exprimé en dB(A)

Niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé L’nT,w exprimé en dB

Bandes (Hz)

4 (dB) (par bande

d’octave)

Efficacité aux bruits de choc AL exprimé en dB(A)

Réduction du niveau de bruit de choc pondéré ÀLWexprimé en dB

Indice d’affaiblissement acoustique

Indice d’affaiblissement acoustique pondéré RW(C ; Ctr) exprimé en dB RA = Rw + C exprimé en dB R Altt = R w + C„ exprimé en dB

R roSe exprimé en dB(A)rose Rroute exprimé en dB(A)r„ te

TABLEAU 13.2 - RÉCAPITULATIF DES DONNÉES NORMALISÉES

Isolement (bruit aérien)

Isolement acoustique normalisé DnAT exprimé en dB(A)Iose DnAT exprimé en dB(A)route

Isolement acoustique standardisé pondéré D„ta exprimé en dB DnX,A,tr exprimé en dB

Absorption

Non prévu

Facteur d’absorption acoustique pondéré a w

(*) La réglementation acoustique des bâtiments d’habitation (arrêté du 30 juin 1999) précise que le niveau de bruit engendré par un équipement est évalué selon la norme NF S 31-057. L’indice est noté L^x et est exprimé en dB(A).

100

125

4 (dB) (par bande 1/3 d’octave)

Si (dB) (par bande

d’octave)

- 19,1 - 16

- 16,1

71

S, (dB) (par bande 1/3 d’octave)

L** (dB) (par bande 1/3 d’octave)

66

67

66

68

160

- 13,4

66

68

200

- 1 0 ,9

65

69

65

69

250

-8 ,5

- 8 ,6

70

315

- 6 ,6

63

70

400

- 4 ,8

62

70

500

-3

61

70

630

- 1 ,9

61

71

800

-0 ,8

61

72

60

72

59

72

1 000

0

- 3 ,2

0

66

65

1 250

+ 0,6

1 600

+ 1,0

59

72

+ 1,2

58

72

56

72

2 000

+ 1

2 500

+ 1,3

3 150

4 000 5 000

63

+ 1,2 + 1

+ 1,0 + 0,5

57

54

72

52

72

50

72

157

LE CONCEPT DE VALEUR UNIQUE H J

Q 3 LE CONCEPT DE VALEUR UNIQUE

Le calcul détaillé des valeurs et indices uniques relatifs aux bruits de choc correspondant à la normalisation européenne est développé dans le chapitre 16.

Plusieurs remarques s’imposent : - Le niveau de pression acoustique global généré par le bruit routier d référence est d’environ 70 dB(A). e - L e spectre de référence du bruit rose par bande d’octave ou tiers d octave est par définition constant. Le niveau de pression acoustique global généré par ce bruit de référence est d’environ 86 dB(A), ce qui correspond à un niveau de pression de 80 dB par bande d’octave ou 75 dB par bande de tiers d’octave. - Le calcul détaillé des valeurs et indices uniques correspondant à la nor­ malisation française est développé dans le chapitre 14.

TABLEAU 13.3 - RÉCAPITULATIF DES DONNÉES NORMALISÉES RELATIVES AUX BRUITS AÉRIENS Valeurs de référence (dB)

Bandes (Hz)

Par bande d’octave

Par bande 1/3 d’octave

100 '

13.5.2

Normes européennes Le bilan énergétique, nécessaire à l’évaluation des valeurs et indices uni­ ques, est réalisé au moyen d’un processus de comparaison. Ce processus consiste à superposer, selon des critères définis, une courbe de référence sur la courbe représentative des niveaux de pression mis en jeu, la valeur unique recherchée étant alors déterminée par la position de la bande de référence 500 Hz. Le processus doit éventuellement être complété par l’adjonction d’un terme représentatif du type de bruit de référence utilisé, notamment dans le cas de 1 évaluation des indices d’affaiblissement et d’isolement acoustique. Ce terme d’adaptation est obtenu par sommation logarith­ mique des niveaux de pression « corrigés ».

36

125

__

36

-2 6

-2 1

200

42

-2 1

45

45

- 19

-1 4

315

48

- 17

400

51

- 15

500

52

52

630 800

53

-1 2

54

- 11

55

55

1 000

- 13

-8

- 10

-5

56

1 250

56

1 600

56

56

2 000

2 500

Par bande 1/3 d’octave -2 0 -2 0

-1 4

-1 8 -1 6 -1 5

- 10

-1 4 -1 3 -1 2

-7

- 11 -9 -8

-4

-9

-9

-9

-1 0

-9

-4

Spectre n 2 (dB) Par bande d’octave

-1 1

-6

56

-9

-1 3

56

-9

- 15

TABLEAU 13. 4 - RÉCAPITULATIF DES DONNÉES NORMALISÉES RELATIVES AUX BRUITS DE CHOC Valeurs de référence (dB)

I '

Bandes (Hz)

J

158

-2 9

39

3 150

Les données nécessaires à l’évaluation des différents indices relatifs aux bruits de choc (tableau 13.4) sont : - les valeurs de référence par bande (octave et tiers d’octave) ; - le niveau de pression du bruit de choc normalisé Ln>r>0 du plancher de référence.

33

160

Les données nécessaires à l’évaluation des différents indices relatifs aux bruits aériens (tableau 13.3) sont : - les valeurs de référence par bande (octave et tiers d’octave) ; - les spectres sonores correspondant aux termes d’adaptation. Il convient de noter que : - Le spectre sonore n 1 permet de corriger les niveaux de pression générés par les sources de bruit rose. - Le spectre sonore n° 2 permet de corriger les niveaux de pression générés par les sources de bruit routier. - La norme prévoit en annexe diverses configurations d’extension de la plage de fréquences couverte par les spectres sonores (50 Hz-5 000 Hz ; 100 Hz-5 000 Hz ; 50 Hz-3 150 Hz). - Les divers spectres sonores standard ou étendus sont pondérés A, leur niveau global respectif est fixé à 0 dB. - Le calcul détaillé des valeurs et indices uniques relatifs aux bruits aériens correspondant à la normalisation européenne est développé dans le chapitre 16.

Par bande d’octave

Par bande 1/3 d’octave

-2 3

~~ 250 __

Spectre n” 1 (dB)

Par bande 1/3 d’octave

Par bande 1/3 d’octave

62

67,0

62

67,5

160

62

68,0

200

62

68,5

250

62

69,0

315

62

69,5

400

61

70,0

Par bande d’octave

100 125

67

67

60

70,5

630

59

71,0

800

58

71,5

57

72,0

1 250

54

72,0

1 600

51

72,0

48

72,0

2 500

45

72,0

3 150

42

72,0

500

1 000

2 000

65

62

49

U

14 VALEURS SELON

LA

UNIQUES iO R lA LISA ïlO i

FRAN ÇAISE

14.1

M éthode de calcul

14.2

Isolem ent acoustique norm alisé DnAT

14.3

Indices d'affaiblissem ent acoustique Rrose et Rroute

14.4

Niveau de pression acoustique norm alisé LnAT

14.5

Efficacité norm alisée aux bruits de choc AL

161

^

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION FRANÇAISE VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION FRANÇAISE j j j

14.1

Méthode d e calcul

14. 1.2

Isolem ent acoustique global L’évaluation d’un isolement acoustique global consiste à comptabiliser sur un nombre défini de bandes les quantités d’énergie pondérées A régnant respectivement dans les locaux d’émission et de réception afin de déterminer leur différence. Soit : D g (A) = LP1 (A) —LP2 (A)

Le CLakul des valeurs uniques correspondant à la normalisation français est base sur l’évaluation globale des niveaux de pression pondérés m k en jeu. Cette évaluation consiste à : - déterminer pour chaque bande le niveau de pression pondéré A ; - effectuer la sommation logarithmique de ces niveaux pondérés. ’

14. 1.1

La valeur de l’isolement global DG(A) ainsi obtenue n’a de sens que si les caractéristiques du champ réverbéré régnant dans le local d’émission sont parfaitement définies. En pratique, les relevés d’isolement acoustique brut ou normalisé sont effectués avec une source de bruit quelconque. Il faut donc recalculer, à partir de ces relevés, les niveaux de pression théoriques qui seraient générés par une source de bruit de référence.

Niveau de pression Un niveau de pression global pondéré A est donc de la forme :

Soit pour une bande i :

Lp(A) — 10 log Z 10 10 LPi: niveau de pression correspondant à la bande i ; A; : affaiblissement relatif de la pondération A appliqué à la bande i ; LP(A) : niveau de pression global pondéré A.

Lpu (A) : niveau de pression pondéré généré par la source de référence dans le local d’émission ; D; : isolement brut ou normalisé relevé sur la bande i ; Lp2i (A) : niveau de pression pondéré théorique régnant dans le local de réception.

Le terme (LPi + A;) correspond au niveau de pression pondéré LP m de la bande i. w 5ctplë

LPi+AL expression 10 log 2 10 10 mique des LPi (A). HggE

Un

d'octave ( H z )

Lpj (d B )

125

250

5 4 ,3

500

6 2 ,2

LPj A t t a ib lis s e m e n t A, Lpi(A) = Lpj + Aj

d 'is o le m e n t

Is o le m e n t D bi (d B )

6 2 ,8

1K

2K

4K

5 5 ,8

5 1 ,8

3 6 ,6

L e n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é L Pj (A) e s t p o u r c h a q u e ba n d e :

Bandes d'octave (Hz)

r e le v é

a c o u s t iq u e

a

donné

le s

r é s u lt a t s

par

bande

d 'o c t a v e

125

250

500

1K

2K

4K

3 2 ,5

3 8 ,3

3 7 ,1

4 9 ,0

5 0 ,5

4 9 ,3

E n p r é s e n c e d 'u n b r u it r o s e d e r é f é r e n c e g é n é r é d a n s le lo c a l d ' é m i s s i o n , le n iv e a u d e p r e s s io n

p o n d é r é t h é o r i q u e L P2j w

r é g n a n t d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n s e r a it a lo r s p a r

b a n d e d 'o c t a v e :

Bandes d'octave (Hz) LPii

125

250

500

1K

2K

4K

80

80

80

80

80

80

- 1 6 ,0

- 8 ,5

- 3 ,0

0

+ 1 ,0

+ 1 ,0

7 1 ,5

7 7 ,0

80

8 1 ,0

8 1 ,0

125

250

500

1K

2K

4K

5 4 ,3

6 2 ,2

6 2 ,8

5 5 ,8

5 1 ,8

3 6 ,6

Lp1i(A) = Lp1i "*■ A

6 4 ,0

- 1 6 ,0

- 8 ,5

- 3 ,0

0

+ 1 ,0

+ 1 ,0

Is o le m e n t D b,

3 2 ,5

3 8 ,3

3 7 ,1

4 9 ,0

5 0 ,5

4 9 ,3

3 8 ,3

5 3 ,7

5 9 ,8

5 5 ,8

5 2 ,8

3 7 ,6

Lp2i(A) = Lplj(A)- D b;

3 1 ,5

3 3 ,2

3 9 ,9

3 1 ,0

3 0 ,5

3 1 ,7

L e n iv e a u d e p r e s s io n g lo b a l p o n d é r é A e s t d o n c :

Lp(A) =

1 0 lo g

S

A f f a ib lis s e m e n t re la tif A,

L e n iv e a u d e p r e s s io n g lo b a l p o n d é r é t h é o r i q u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d ' é m is s io n s e r a it :

l p1i(A)

10 L pl(A) =

S o it :

b ru t

s u iv a n t s :

Bandes d'octave (Hz)

L e n iv e a u d e p r e s s io n d ' u n e o n d e a c o u s t i q u e e s t p a r b a n d e d 'o c t a v e :

Bandes

I Calcul de l'isolement acoustique brut global Db,A)

correspond à la sommation logarith­

Z J Calcul du niveau de pression pondéré LP(A)

Lp2i (A) = Lpli (A) - D;

1 0 lo g X 1 0

10

= 8 6 ,2 d B (A )

LP(A) = 10 log (^10 10 + 10 10 + 10 10 + 10 10 + 10 10 + 10~ Lp (A) = 6 2 , 5 d B ( A )

162 163

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION FRANÇAISE f f l

f| j VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION FRANÇAISE

Le

n iv e a u

de

p r e s s io n

g lo b a l p o n d é r é t h é o r i q u e

r é g n a n t d a n s le lo c a l d e

L’isolement acoustique normalisé D ^ t exprimé en dB(A) est donc :

r é c e p t io n

s e r a it :

D n A T = L pi (A) ~

p2(A)

h

l p2ilA)

LP2(a)

=

1 0 lo g Z

10

10

L,

'p li(A )

= 4 2 ,3 d B (A )

" P 2 i(A )

DnAT = 10 log 2 10 10 - 10 log 2 10 10

Soit :

L ' is o le m e n t a c o u s t i q u e b r u t g lo b a l p o n d é r é A e s t d o n c : D b (a ) =

Calcul de l'isolement acoustique global normalisé

Lpi (a ) — Lp2 (a ) = 8 6 , 2 — 4 2 , 3 = 4 3 , 9 d B ( A ) rose

U n r e le v é d ' i s o l e m e n t a c o u s t i q u e n o r m a lis é a d o n n é le s r é s u lt a t s p a r b a n d e d o c t a v e s u iv a n t s :

14.2 Isolement acoustique normalisé DnAT

4 3 ,9

4 4 ,5

3 7 ,6

Is o le m e n t D nT; (d B )

500

250

125

Bandes d’octave (Hz)

1K

2K

5 6 ,0

5 6 ,9

4K '

5 5 ,3

• E n p r é s e n c e d 'u n b r u it r o s e d e r é f é r e n c e g é n é r é d a n s le lo c a l d ' é m i s s i o n , le n iv e a u

L’isolement acoustique normalisé D^x permet de caractériser, en une seule valeur, l’isolement au bruit aérien existant entre deux locaux ou entre un local et l’espace extérieur. L’évaluation de cet indice est effectuée à partir des valeurs d’isolement normalisé obtenues par application, pour chaque bande d’octave ou de tiers d’octave i, de la relation suivante (développée aux § 12.2 et 12.3) :

d e p r e s s io n p o n d é r é t h é o r i q u e L P2i(A) r é g n a n t d a n s Se lo c a l d e r é c e p t io n s e r a i t a lo r s p a r b a n d e d 'o c t a v e :

Bandes d’octave ( H z ) Lnli (b ru it ro s e d e ré fé re n c e )

TrDnTi = Dbi + 10 log — 1 Dbi : isolement brut ; Tp : temps de réverbération du local de réception ; DnXi : isolement acoustique normalisé.

500

1K

2K

80

80

80

80

80

80

+ 1 ,0

80

8 1 ,0

8 1 ,0

4 3 ,9

5 6 ,0

5 6 ,9

5 5 ,3

3 3 ,1

2 4 ,0

2 4 ,1

2 5 ,/

- 3 ,0

6 4 ,0

7 1 ,5

7 7 ,0

Is o le m e n t D nTi

3 7 ,6

4 4 ,5

Lp2i(A) = LplKAJ- DnTi

2 6 ,4

2 7 ,0

1

L e n iv e a u d e p r e s s io n g lo b a l p o n d é r é t h é o r i q u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d 'é m is s io n s e r a i t . l p1i(A)

L pl(A) = Le

n iv e a u

de

p r e s s io n

g lo b a l

1 0 lo g X 1 0

10

= 8 6 ,2 d B (A )

p o n d é ré t h é o r iq u e

r é g n a n t d a n s le lo c a l d e

r é c e p t io n

s e r a it :

DnTi = LPli - LP2i

Lp2i(A)

l p2(A) =

LPli : niveau de pression régnant dans le local d’émission ou dans l’espace extérieur ; LP2i : niveau de pression régnant dans le local de réception.

1 0 lo g £

10

10

= 3 5 , 9 d B (A )

L'isolement acoustique global normalisé vis-à-vis d'un bruit rose est donc . DnAT = Lp,(A)-Lp2(A)=86,2-35,9 S o it :

Il est alors possible de recalculer, pour chaque bande, le niveau de pres­ sion pondéré théorique régnant dans le local de réception, la source de bruit étant virtuellement remplacée par une source de référence.

IL

at

= 5 0 , 3 d B ( A ) rose

. E n p r é s e n c e d 'u n b r u it r o u t i e r d e r é f é r e n c e g é n é r é d a n s le lo c a l d ' é m i s s i o n , le n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é t h é o r i q u e L P2i(A) r é g n a n t d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n s e r a it a lo r s p a r

bande d'octave :

Soit pour une bande i : Lp2i (A) = Lpli (A) - DnXi LPli (A) : niveau de pression pondéré généré par la source de référence ; DnTi : isolement acoustique normalisé ; LP2i (A); niveau de pression pondéré théorique régnant dans le local de réception. L’isolement acoustique normalisé correspond alors à la différence arithmétique des niveaux de pression globaux pondérés théoriques régnant respectivement dans le local d’émission (ou l’espace extérieur) et dans le local de réception.

0

+ 1 ,0

- 8 ,5

Par définition, les valeurs d’isolement acoustique normalisé D nTi tien­ nent compte de l’aménagement du local de réception. Ces valeurs peuvent donc être assimilées à celles issues d’un relevé d’isolement acoustique brut effectué sur des locaux aménagés. Soit pour une bande i :

250

- 1 6 ,0

A ffa ib lis s e m e n t re la tif A;

4K

125

Bandes d’octave (Hz) Lp1i (b ru it ro u tie r de ré fé re n c e ) A ffa ib lis s e m e n t re la tif A, i-p1i(A) ^

^pi1

250

500

1K

2K

4K

71

70

66

65

63

57

- 1 6 ,0

- 8 ,5

- 3 ,0

0

+ 1 ,0

+ 1 ,0 5 8 ,0

5 5 ,0

6 1 ,5

6 3 ,0 n

6 5 ,0

6 4 ,0

3 7 ,6

4 4 ,5

4 3 ,9

5 6 ,0

5 6 ,9

5 5 ,3

1 7 ,4

1 7 ,0

19,1

9 ,0

7 ,1

2 ,7

A

Is o le m e n t D nTi |

125

L p2i(A) — L p li(A )'^ n T i

165 164

B l V A L E U R S U N IQ U ES SELO N L A N O R M A LISA TIO N FRAN ÇA ISE

V A LE U R S U N IQ U ES SELO N LA N O R M A LISA TIO N FRAN ÇAISE H

L

L e n iv e a u d e p r e s s io n g lo b a l p o n d é r é t h é o r i q u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d ' é m is s io n s e r a it :

Soit :

Lpl HA)

L p i (a) =

1 0 lo g Z

10

,0

D’où :

Lpli : niveau de pression de l’onde tombant sur la paroi ;

l p2i(A)

1 0 lo g Z 10 10

= 2 3 , 0 d B (A )

Lp2i : niveau de pression de Fonde transmise par la paroi.

L ’ i s o le m e n t a c o u s t i q u e g lo b a l n o r m a lis é v is - à - v is d ' u n b r u it r o u t i e r e s t d o n c : DnAT = Lpl (A) “ Lp2 (A) = 7 0 , 0 - 2 3 , 0 S o it :

Les valeurs R; d’affaiblissement acoustique étant connues, il est alors possible de recalculer, pour chaque bande, le niveau de pression pondéré théorique régnant dans le local de réception, la source de bruit ayant été virtuellement remplacée par une source de référence.

D nAT = 4 7 , 0 d B ( A ) route

1

Soit pour une bande i : Lp2i(A) = Lpli(A) - R; Lpji (a) : niveau de pression pondéré généré par la source de référence ; R; : affaiblissement acoustique relevé en laboratoire ; LP2i (A) : niveau de pression pondéré théorique régnant dans le local de réception.

14.3 Indices d'affaiblissement acoustique Rrose e t Rroilte

L’indice d’affaiblissement acoustique Rrose ou Rroute, exprimé en dB(A), correspond alors à la différence arithmétique des niveaux de pression globaux pondérés théoriques régnant respectivement dans les locaux d’émission et de réception.

Les indices d’affaiblissement acoustique Rrose et Rroute permettent de caractériser, en une seule valeur, l’aptitude d’une paroi à atténuer la transmission des bruits aériens. L’évaluation de ces indices est effectuée à partir des valeurs d’affaiblisse­ ment acoustique R relevées en laboratoire par application, pour chaque bande de tiers d’octave i, de la relation suivante (développée au § 8. 2) : R; =

LpU-

- 10 log ^ lo J-0 Ri —Lm —Lj2i = Lpli —Lp2;

= 7 0 ,0 d B (A )

L e n iv e a u d e p r e s s io n g lo b a l p o n d é r é t h é o r iq u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n s e r a it :

L P2(a ) =

R; = 10 log

L p li(A )

Soit : R(rose/route) = Lpl(A) —Lp2(A) = 10 log

E 10

L p2i(A)

—10 log E 10

Indice d'affaiblissement acoustique d'une dalle de béton

Lp2i - 10 log p

Lpli : niveau de pression moyen relevé dans le local d’émission ; LpZi : niveau de pression moyen relevé dans le local de réception ; A;: aire d’absorption équivalente du local de réception ; Sp : surface de l’échantillon.

U n r e le v é e n la b o r a t o ir e d e l'in d ic e d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e d ' u n e d a lle d e b é t o n d e 1 4 c m d ' é p a i s s e u r a d o n n é le s r é s u lt a t s s u iv a n t s :

Bandes (Hz)

100

125

160

200

250

315

400

500

630

4 0 ,7

4 3 ,9

4 6 ,0

4 9 ,2

5 2 ,0

5 3 ,8

Ri (d B )

3 4 ,8

3 7 ,2

3 4 ,9

Bandes (Hz)

800

1K

1,25K

1,6K

2K

2,5K

3 .1 5 K

4K

5K

Ri (dB)

5 5 ,2

5 7 ,9

6 0 ,1

6 3 ,0

6 5 ,9

6 8 ,1

7 0 ,0

7 1 ,8

7 4 ,6

Par définition, l’indice d’affaiblissement acoustique R; est donné par la relation : R, = 10 log — = 10 log ^ 'L 12i x; : facteur de transmission ; lu : intensité acoustique de l’onde tombant sur la paroi ; I2i : intensité acoustique de l’onde transmise par la paroi. En divisant Iu et I2i par la valeur de l’intensité de référence I0, la relation devient : lu Ri = io log h . ±2i

166

167

B

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION FRANÇAISE

• E n p r é s e n c e d 'u n

-J

b r u it r o s e d e r é f é r e n c e g é n é r é d a n s le lo c a l d ' é m i s s i o n , le n iv e a u

d e p r e s s io n p o n d é r é t h é o r i q u e L P2j (A) r é g n a n t d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n s e r a i t a lo r s p ar b a n d e d 'o c t a v e :

Bandes (H z)

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION FRANÇAISE f||

L

LP1, ( b r u i t rose d e référence) (dB)

LP,i (bruit routier de référence) (dB)

Bandes (Hz)

66

100 A

(dB)

Lpii(A) = Lpii - A ,

Ri

(dB)

tp2i(A) = Lpii(A) - R|

(dB)

(dB)

(dB)

Lpii(A) = Lp1i - A, (dB)

R, (dB)

- 19 ,1

4 6 ,9

3 4 ,8

1 2,1

3 7 ,2

1 2 ,7

A

® “P2i(A)

=L piî(A)—Ri (d B )

125

66

- 1 6,1

4 9 ,9

160

66

- 1 3 ,4

5 2 ,6

3 4 ,9

1 7 ,7

4 0 ,7

1 3 ,4

100

75

- 19 ,1

5 5 ,9

3 4 ,8

2 1 ,1

200

65

- 1 0 ,9

5 4 ,1

125

75

- 1 6,1

5 8 ,9

3 7 ,2

2 1 ,7

250

65

- 8 ,6

5 6 ,4

4 3 ,9

1 2 ,5

4 6 ,0

1 0 ,4

160

75

- 1 3 ,4

6 1 ,6

3 4 ,9

2 6 ,7

315

63

- 6 ,6

5 6 ,4

200

75

- 1 0 ,9

6 4 ,1

4 0 ,7

2 3 ,4

400

62

- 4 ,8

5 7 ,2

4 9 ,2

8 ,0

5 2 ,0

5 ,8

250

75

- 8 ,6

6 6 ,4

4 3 ,9

2 2 ,5

500

61

- 3 ,2

5 7 ,8

315

75

- 6 ,6

6 8 ,4

4 6 ,0

2 2 ,4

630

61

- 1 ,9

5 9 ,1

5 3 ,8

5 ,3

5 5 ,2

5 ,0

400

75

- 4 ,8

7 0 ,2

4 9 ,2

2 1 ,0

800

61

- 0 ,8

6 0 ,2

500

75

- 3 ,2

7 1 ,8

5 2 ,0

1 9 ,8

1 000

60

0

6 0 ,0

5 7 ,9

2,1

6 0 ,1

- 0 ,5

630

75

- 1 ,9

7 3 ,1

800

75

- 0 ,8

7 4 ,2

5 3 ,8 5 5 ,2

1 9 ,3

1 250

59

+ 0 ,6

5 9 ,6

1 9 ,0

1 600

59

+ 1 ,0

6 0 ,0

6 3 ,0

- 3 ,0

6 5 ,9

- 6 ,7

1 000

75

0

7 5 ,0

5 7 ,9

1 7 ,1

2 000

58

+ 1 ,2

5 9 ,2

1 250

75

+ 0 ,6

7 5 ,6

6 0 ,1

1 5 ,5

2 500

56

+ 1 ,3

5 7 ,3

6 8 ,1

- 1 0 ,8 - 1 4 ,8

1 600

75

+ 1 ,0

7 6 ,0

6 3 ,0

1 3 ,0

3 150

54

+ 1 ,2

5 5 ,2

7 0 ,0

2 000

75

+ 1 ,2

7 6 ,2

6 5 ,9

1 0 ,3

4 000

52

+ 1 ,0

5 3 ,0

7 1 ,8

- 1 8 ,8

5 0 ,5

7 4 ,6

- 2 4 ,1

2 500

75

3 150

+ 1 ,3

7 6 ,3

75

+ 1 ,2

7 6 ,2

7 0 ,0

6 ,2

4 000

75

+ 1 ,0

7 6 ,0

7 1 ,8

4 ,2

5 000

75

+ 0 ,5

7 5 ,5

7 4 ,6

0 ,9

6 8 ,1

8 ,2

+ 0 ,5

50

5 000

L e n iv e a u d e p r e s s io n g lo b a l p o n d é r é t h é o r i q u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d 'é m is s io n s e r a it : Lp1i(A)

L p1(A) = Le

n iv e a u

de

p r e s s io n

1 0 lo g £ 10 10

=

6 9 ,7 d B (A )

g lo b a l p o n d é r é t h é o r i q u e

ré g n a n t d a n s

le lo c a l d e

r é c e p t io n

L e n iv e a u d e p r e s s io n g lo b a l p o n d é r é t h é o r i q u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d ' é m is s io n s e r a it : s e ra it : Lp1 ilA)

Lpiw L e n iv e a u

de

p r e s s io n

=

1 0 lo g X

10

10

Lp2i(A)

= 8 6 ,0 d B (A )

g lo b a l p o n d é r é t h é o r i q u e

rég n an t d ans

L p2(a) = le lo c a l d e

r é c e p t io n

= 2 2 ,2 d B (A )

Broute —Lp-j (A) —Lp2 (A) —69,7 —22,2 Lp2l(A)

LP2 (a> =

1 0 lo g X

10

10

S o it :

=

R ro se

” Lp-j (A ) — Lp2 (A ) — 8 6 , 0 — 3 2 , 6 R o se

Broute

= 47,5

d B ( A ) route

3 2 ,6 d B (A )

L ' in d ic e d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e v is - à - v is d 'u n b r u it r o s e e s t d o n c :

= 5 3 , 4 d B ( A ) rose

• E n p r é s e n c e d ' u n b r u it r o u t i e r d e r é f é r e n c e g é n é r é d a n s le lo c a l d ' é m i s s i o n , le n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é t h é o r i q u e L P2i(A) r é g n a n t d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n s e r a it a lo r s p a r bande :

10

L ' in d ic e d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e v is - à - v is d ' u n b r u it r o u t i e r e s t d o n c :

s e r a it :

S o it :

1 0 lo g £ 1 0

La comparaison des valeurs de Rrose et de Rroute d’un même échantillon met en évidence l’importance du choix du bruit de référence. En règle générale, l’indice Rroute est inférieur à l’indice Rrose d environ 3 à 5 dB du fait que le spectre du bruit routier favorise les fréquences basses, plage où l’affaiblissement acoustique des matériaux est relative­ ment faible (loi de fréquence). L’indice d’affaiblissement acoustique Rrose permet d’évaluer l’aptitude d’une paroi à atténuer la transmission des bruits aériens générés à l’inté­ rieur des bâtiments.

168

169

ED VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION FRANÇAISE

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION FRANÇAISE ( Q

L’indice d’affaiblissement acoustique Rroute permet d’évaluer l’aptitude d’une paroi à atténuer la transmission des bruits aériens générés par les trafics routier et ferroviaire.

14.4

Niveau de pression acoustique normalisé LnflT

Le niveau de pression acoustique normalisé L ^ permet de caractériser, en une seule valeur, le bruit perçu généré par une machine à chocs. L évaluation de cet indice est effectuée à partir des valeurs de niveau de pression normalisé obtenues par application, pour chaque bande d’octave ou de tiers d’octave i, de la relation (développée au § 11. 3) :

La Nouvelle réglementation acoustique précise que le bruit généré par un équipement individuel ou collectif est caractérisé par le « niveau de pression acoustique normalisé L ^ t » et que celui-ci doit être mesuré conformément à la norme NF S 31-057. Celle-ci définit deux niveaux du bruit d’un équipement : —le « niveau du bruit brut Le» exprimé en dB(A), directement mesuré ; - l e « niveau du bruit normalisé LeT » exprimé en dB(A) tel que LeT = Le - lOlog T/T0 (Le: niveau du bruit brut directement mesuré en dB(A) ; T 0: durée de réverbération de référence ; T : moyenne arithmétique des durées de réverbération relevées sur les bandes 250 et 500 Hz.)

14.5 E fficacité normalisée aux bruits de choc AL

TrL„Ti = Lpi - 10 log — 1 LPi : niveau de pression moyen relevé dans le local de réception ; Tr; : temps de réverbération du local de réception ; LnTi : niveau de pression acoustique normalisé. Les valeurs de niveau de pression normalisé peuvent être assimilées à celles issues d’un relevé effectué dans un local aménagé. L’évaluation de 1 indice unique consiste alors à calculer le niveau de pression global pondéré A correspondant à ces valeurs. Iexemple '

1 Calcul du niveau de pression normalisé Un

r e le v é

s u r le s it e d u

n iv e a u

de

l nT

p r e s s io n

n o r m a lis é

L nT d u

b r u it g é n é r é

par une

m a c h i n e à c h o c s a d o n n é le s r é s u lt a t s p a r b a n d e d 'o c t a v e s u iv a n t s :

Bandes d'octave (Hz) L„Ti (dB)

125

250

500

1K

2K

4K

6 2 ,2

5 4 ,8

4 5 ,6

3 9 ,4

5 0 ,0

3 7 ,0

L’efficacité normalisée AL permet de caractériser, en une seule valeur, l’aptitude d’un revêtement de sol ou d’un système flottant à atténuer le niveau de bruits de choc transmis. L’évaluation de cet indice est effectuée à partir des valeurs d’indice d’efficacité AL relevées dans la chambre d’essai par application, pour chaque bande de tiers d’octave i, de la relation (développée au § 11.4) : AL;

d’essai étant directement frappée par la machine à chocs ; Lp; : niveau de pression moyen relevé dans le local de réception, le revê­ tement ou le système flottant étant posé sur la dalle d’essai ; AL; : indice d’efficacité aux bruits de choc. L’efficacité normalisée aux bruits de choc AL, exprimée en dB (A), cor­ respond alors à la différence arithmétique des niveaux de pression globaux pondérés régnant dans le local de réception avant et après la pose du revêtement de sol ou du système flottant. L p 0 i( A )

Soit : WiTi

A f f a ib lis s e m e n t A, fiT i(A )

= LnTi + À,

125

250

500

1K

2K

4K

6 2 ,2

5 4 ,8

4 5 ,6

3 9 ,4

5 0 ,0

3 7 ,0

- 1 6 ,0

- 8 ,5

- 3 ,0

0

+ 1 ,0

+ 1 ,0

4 6 ,2

4 6 ,3

4 2 ,6

3 9 ,4

5 1 ,0

3 8 ,0

L e n iv e a u d e p r e s s io n n o r m a lis é L nAT e x p r im é e n d B ( A ) e s t d o n c :

l nTi(A)

L nAT =

170

1 0 lo g 2

10

10

=

5 3 ,9 d B (A )

Lpi

LPOi: niveau de pression moyen relevé dans le local de réception, la dalle

L e n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é L nTi (A) e s t p o u r c h a q u e b a n d e d ' o c t a v e :

Bandes d'octave (Hz)

LPoi

L P Î(A )

AL(A) = LPo(A) - Lp(A) = 10 log Z 10 10 - 10 log Z 10 10

Le niveau de pression global pondéré LP0 (A) dépend évidemment de la constitution de la dalle d’essai, par conséquent l’évaluation de 1 indice global AL n’a de sens que si les caractéristiques de cette dalle sont par­ faitement définies, d’où la notion de plancher de référence. Connaissant le spectre du niveau de pression du bruit de choc qui serait théoriquement transmis par un plancher de référence, il est pos­ sible de recalculer, pour chaque bande de fréquence i, la valeur de ce niveau de pression après la pose d’un revêtement de sol ou d un système flottant.

B

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION FRANÇAISE

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION FRANÇAISE | 0

par bande du bruit de choc, le plan­ cher de référence étant directement frappé par la machine à chocs ; Lni : niveau de pression théorique par bande du bruit de choc, le revê­ tement ou le système flottant étant posé sur le plancher de référence. L’indice global AL exprimé en dB(A) est alors égal à : L iO i(A )

L n i(À )

AL(A) = L„o(A) - Ln(A) = 10 log E 10 10 - 10 log I 10 10 Le niveau de pression théorique du bruit de choc transmis par le plan­ cher de référence est donné par bande de tiers d’octave dans le tableau suivant :

B a n d e s (H z)

L„0i ( d B )

100

125

160

200

250

315

400

500

630

67

68

68

69

69

70

70

70

71

315

A l;

(dB)

70

2 4 ,4

(dB)

(d B )

= L„1 (dB)

4 5 ,6

- 6 ,6

6 3 ,4

3 9 ,0

- 4 ,8

6 5 ,2

3 7 ,3

1

Ln0i : niveau de pression théorique

t-noi

(dB)

h

Bandes (Hz)

LnOi AL;

j f

Lni

J

Soit :

A;

Ln0i(A) = L n0j

+Aj

Lni(A)

400

70

2 7 ,9

4 2 ,1

500

70

2 9 ,6

4 0 ,4

- 3 ,2

6 6 ,8

3 7 ,2

- 1 ,9

6 9 ,1

3 7 ,2

630

71

3 1 ,9

3 9 ,1

800

72

3 3 ,6

3 8 ,4

- 0 ,8

7 1 ,2

3 7 ,6

3 6 ,6

0

7 2 ,0

3 6 ,6

1 000

72

3 5 ,4

1 250

72

3 7 ,1

3 4 ,9

+ 0 ,6

7 2 ,6

3 5 ,5

+ 1 ,0

7 3 ,0

4 1 ,9

1 600

72

3 1 ,1

4 0 ,9

2 000

72

2 8 ,9

4 3 ,1

+ 1 ,2

7 3 ,2

4 4 ,3

+ 1 ,3

7 3 ,3

5 0 ,0

2 500

72

2 3 ,3

4 8 ,7

3 150

72

3 6 ,2

3 5 ,8

+ 1 ,2

7 3 ,2

3 7 ,0

4 000

72

4 1 ,2

3 0 ,8

+ 1 ,0

7 3 ,0

3 1 ,8

5 000

72

3 4 ,5

3 7 ,5

+ 0 ,5

7 2 ,5

3 8 ,0

+ A|

L ' e f f i c a c it é n o r m a lis é e a u x b r u it s d e c h o c A L e x p r im é e e n d B ( A ) e s t d o n c :

Bandes (Hz) L„oi ( d B )

800 72

1K 72

1,6K

1 ,2 5 K 72

72

2K 72

2,5K

3 .1 5 K

72

72

Ln 0i(A)

4K

SK

72

72

1 0 lo g S

10

10

*~rii(A)

-1 0

lo g 2

10

10

= 8 2 ,8 - 5 4 ,7

= 2 8 ,1 d B ( A )

Il c o n v i e n t d e r e m a r q u e r q u e le n iv e a u d e p r e s s io n g lo b a l p o n d é r é d u

1 Calcul de l'efficacité normalisée AL(a)

[exemple

A L (A) =

b r u it d e c h o c

t r a n s m i s p a r le p l a n c h e r d e r é f é r e n c e é t a n t p a r d é f in it io n c o n s t a n t , s a v a l e u r e s t n o r ­

U n r e le v é e n l a b o r a t o ir e d e l'in d ic e d 'e f f i c a c i t é d ' u n e d a lle f l o t t a n t e ( in d ic e d e r é d u c t io n d u n iv e a u d e b r u it d e c h o c ) a d o n n é le s r é s u lt a t s s u iv a n t s :

m a l is é e , s o it : L no (a ) = 8 3 d B ( A ) L ' e f f i c a c i t é n o r m a lis é e a u x b r u it s d e c h o c A L e x p r im é e e n d B ( A ) e s t a lo r s :

Bandes (Hz)

100

125

160

200

250

315

400

500

630

AL, (d B )

2 ,1

1 0 ,1

1 4 ,4

1 5 ,0

1 7 ,4

2 4 ,4

2 7 ,9

2 9 ,6

3 1 ,9

Bandes (Hz)

800

1K

1,25K

1,6K

2K

2,5K

3 ,1 5 K

4K

5K

AL; (d B )

3 3 ,6

3 5 ,4

2 8 ,9

2 3 ,3

3 6 ,2

4 1 ,2

3 4 ,5

3 7 ,1

3 1 ,1

L e t a b l e a u c i- d e s s o u s r e g r o u p e p o u r c h a q u e b a n d e d e t ie r s d ' o c t a v e i, le s c a l c u l s r e la t if s à l'é v a lu a t io n d e s n iv e a u x g lo b a u x p o n d é r é s t h é o r i q u e s L n0i (A) e t L ni (A) r é g n a n t s o u s le p l a n c h e r d e r é f é r e n c e a v a n t e t a p r è s la p o s e d e la d a lle f lo t t a n t e :

Bandes (Hz)

172

L n 0i

AL;

(dB)

(dB)

(dB)

Lni

“ L n0i - A L j

A ,

(dB)

Ln0i(A) - L-nOi + A ;

(dB)

(dB)

- 19,1

4 7 ,9

4 5 ,8

- 1 6,1

5 1 ,9

4 1 ,8

- 1 3 ,4

5 4 ,6

4 0 ,2

5 4 ,0

- 1 0 ,9

5 8 ,1

4 3 ,1

5 1 ,6

- 8 ,6

6 0 ,4

4 3 ,0

100

67

2,1

6 4 ,9

125

68

10,1

5 7 ,9

160

68

1 4 ,4

5 3 ,6

200

69

1 5 ,0

250

69

1 7 ,4

AL w = 83 -

5 4 ,7 = 2 8 ,3 d B (A )

SYN TH ÈSE

DE

ACOUSTIQUE

LM DITE

RÉG LEM EiTATlO i « IR A

»

La réglementation en vigueur exige, pou r toute nouvelle réalisation, un minimum de performances en matière d ’acoustique. Ces caractéristiques minimales sont fixées p ar arrêtés ministériels. Les arrêtés du 28 octobre 1994, intitulés « Nouvelle réglementation acoustique », concernent les bâtiments d ’habitation ayant fa it l’objet d ’une dem ande de permis de construire ou d ’une déclaration de travaux déposée entre le 1erjanvier 1996 et le 31 décem bre 1999. Ces arrêtés, publiés au Journal officiel de la République française le 25 novembre 1994, sont abrogés depuis le I er janvier 2000, date à laquelle entrent en vigueur les arrêtés du 30 juin 1999 adaptés aux normes européennes.

15.1

Thèm es développés dans les deux arrêtés du 28 octobre 1994

15.2

Exigences'en m atière de perform ances acoustiques

15.3

M odalités d'application de la réglem entation

B

s y n t h è s e d e la r é g l e m e n t a t io n a c o u s t iq u e

SYNTHÈSE DE LA RÉGLEMENTATION ACOUSTIQUE DITE « NRA » { H

DITE « NRA

15.1 Thèm es développés dans les deux arrêtés du 28 octobre 1994

,|5 2 Exigences en matière de performances acoustiques

15,2.1

Isolem ent acoustique au bruit aérien interne (DnAT)

•Arrêté relatif aux caractéristiques acoustiques des bâtimen d’habitation : Article 1 : Classement des locaux par catégorie. Article 2 : Isolement acoustique normalisé au bruit aérien entre locaux (-^iiAt) • Article 3 : Aire d’absorption équivalente minimum des circulations communes (A = S x a j . Article 4 : Isolation des parois horizontales, bruit perçu ( L ^ ) . Article 5 : Bruit engendré par les appareils de chauffage et de climatisa­ tion (LnAX). Article 6 : Bruit engendré par les ventilations et les équipements collée ■ tifs (L^ t). Article 7 : Isolement acoustique normalisé au bruit de l’espace extérieur

(DnAT). Article Article Article Article

8 : Durée de réverbération de référence (0,5 s). 9 : Modalités. 10 : Classement des surélévations. 11 : Date d’entrée en vigueur du présent arrêté (1er janvier 1996 pour toute nouvelle demande de permis de construire ou de déclaration de travaux). Article 12 : Annulation de l’arrêté précédent (14 juin 1969/22 décembr • 1975). Article 13 : Chargé de l’exécution du présent arrêté.

L’isolement acoustique normalisé D^x entre un local considéré comme local d’émission et un autre local considéré comme local de réception doit être égal ou supérieur aux valeurs indiquées dans le tableau ci-dessous, D ^ t étant exprimé en dB(A) vis-à-vis d’un bruit rose à l’émission : Local de réception Local d’émission

Pièce principale

Cuisine et salle d’eau

Local d’un autre logement (à l’exclusion des garages individuels)

54

51

Circulation commune intérieure au bâtiment (locaux séparés par une ou deux portes)

41

38

Circulation commune intérieure au bâtiment

54

51

Garage individuel d’un logement (ou garage collectif)

56

53

Local d’activité (à l’exclusion des garages collectifs)

59

56

(autres cas)

15.2.2

•Arrêté relatif aux modalités d’application de la réglementatîoj acoustique : Article 1 : DnAT et bruit rose (NF S 30-101). Article 2 : ocw. Article 3 : et machine à chocs (NF S 31-052). Article 4 : D ^ et bruit routier (NF S 31-057) Article 5 : Vérification de la qualité acoustique des logements (NF S 31-057). Article 6 : Valeur de l’incertitude I (3 dB(A)). Article 7 : Date d’entrée en vigueur du présent arrêté (1er janvier 1996 pour toute nouvelle demande de permis de construire ou de déclaration de travaux). Article 8 : Chargé de l’exécution du présent arrêté.

Isolem ent acoustique aux bruits de l'espace extérieur (DnAT) L’isolement acoustique normalisé DMT des pièces principales et cuisines contre les bruits de l’espace extérieur doit être au minimum de 30 dB(A) vis-à-vis d’un bruit routier à l’émission.

15.2.3

A ire d'absorption équivalente (A) L’aire d’absorption équivalente A des revêtements absorbants disposés dans les circulations communes (intérieures au bâtiment et donnant sur les logements) doit représenter au moins le quart de la surface au sol de ces circulations.

15.2.4

Niveau de réception des bruits d'im pact (bruit perçu LnAT) L’isolation des parois horizontales (y compris les revêtements de sol) doit être telle que le niveau de pression acoustique normalisé L^x du bruit perçu dans les pièces principales d’un logement donné ne dépasse

17 6

B

SYNTHÈSE DE LA RÉGLEMENTATION ACOUSTIQUE DITE « NRA » f f l

SYNTHÈSE DE LA RÉGLEMENTATION ACOUSTIQUE DITE « NRA

pas 65 dB(A), lorsque des impacts sont produits par la machine à chocs normalisée sur le sol des locaux extérieurs à ce logement à l’exception des : - balcons et loggias non situés immédiatement au-dessus d’une pièce principale ; - escaliers dans le cas où un ascenseur dessert le bâtiment ; - locaux techniques.

15.2.5 Bruit d'équipem ent (LnAT) •Le niveau de pression acoustique normalisé LnAT du bruit engendré par un appareil individuel de chauffage ou de climatisation d’un logement, ne doit pas dépasser 35 dB(A) dans les pièces principales et 50 dB(A) dans la cuisine de ce logement. Lorsque la cuisine est ouverte sur une pièce principale, le niveau de pres­ sion acoustique normalisé LnAT du bruit engendré par un appareil individuel de chauffage du logement fonctionnant à puissance minimale ne doit pas dépasser 45 dB(A) dans la pièce principale sur laquelle donne la cuisine (40 dB(A) au 1er janvier 2001). Par dérogation, le niveau de pression acoustique normalisé du bruit engendré par un appareil individuel de climatisation ne doit pas dépasser 40 dB(A) dans les pièces principales du logement, lorsque la demande de permis de construire a été déposée entre le 1erjanvier 1996 et le 31 décembre 1998. • niveau de pression acoustique normalisé LnAT du bruit engendré par un équipement individuel d un logement donné ne doit pas dépasser 30 dB(A) dans les pièces principales et 35 dB(A) dans les cuisines des autres logements. •Le niveau de pression acoustique normalisé L ^ du bruit engendré par un équipement collectif du bâtiment (ascenseurs, chaufferies, transfor­ mateurs, surpresseurs d eau, vide-ordures) ne doit pas dépasser 30 dB(A) dans les pièces principales et 35 dB(A) dans les cuisines de chaque logement. •Le niveau de pression acoustique normalisé L ^ du bruit engendré par une installation de ventilation mécanique en position de débit minimal ne doit pas dépasser 30 dB(A) dans les pièces principales et 35 dB(A) dans les cuisines de chaque logement.

iS3

Modalités d'application de la réglementation

15.3.1 Sources de bruit •L’isolement acoustique normalisé au bruit aérien D^x entre deux locaux est exprimé vis-à-vis d’un bruit rose à 1 émission, défini dans la norme NF S 30-101 et couvrant les octaves centrées sur 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 hertz. Il est à noter que le bruit rose est un bruit normalisé qui a une énergie constante par bande d’octave. •L’isolement acoustique normalisé D^x contre les bruits de 1 espace extérieur est exprimé vis-à-vis d’un bruit routier à 1 émission, défini dans la norme NF S 31-057 et couvrant les octaves centrées sur 125, 250, 500, 1 000, 2 000, 4 000 hertz. Il est à noter que le bruit routier est un bruit normalisé dont l’énergie contenue dans chaque bande d’octave est fixée par rapport à 1 énergie contenue dans la bande centrale (1 000 hertz), la variation relative de l’énergie étant précisée dans le tableau ci-dessous :

Bandes d’octave (Hz)

125 ^

250

500

XK

2K

4K

Variations relatives (dB)

+ 6

+ 5

+1

0

-2

-8

•L’isolation des parois horizontales vis-à-vis des bruits d’impact est carac­ térisée par le niveau de pression du bruit perçu L^x, les impacts étant produits par la machine à chocs décrite dans la norme NF S 31-052.

15.3.2 Vérification de la qualité acoustique *• . Pour la vérification de la qualité acoustique des logements, les mesures sont effectuées suivant la norme NF S 31-057 (locaux meublés, portes et fenêtres fermées). •L’incertitude I à prendre en compte lors de la vérification de la qualité acoustique des logements est fixée à 3 dB(A).

15.2.6 Durée de réverbération de référence La durée de réverbération de référence des locaux de réception est fixée à 0,5 seconde à toutes fréquences.

178

179

16 VALEURS SELON

1S.1 i.2

LA

UNIQUES HORM ALISATlOi

EUROPÉENNE

M éthode d'évaluation Isolem ent acoustique standardisé pondéré D„Ti A et DnTi A>tr

1S.3

Indices d'affaiblissem ent acoustique RA et 1A, tr

US.4

Niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé L'nTiW

16.5

Réduction du niveau de bruit de choc pondéré ALW

16.6

Indice d'évaluation de l'absorption a w

181

B

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE ( Q

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE

16.1

Méthode d'évaluation J H L’évaluation des valeurs uniques correspondant à la normalisation euro­ péenne consiste à déterminer, au moyen d’un processus de comparaison un indice global pondéré et à lui adjoindre, si nécessaire, un terme d’adaptation représentatif du bruit perturbateur. Soit :

X = Xw + G

! ;

prévoit que cette somme doit être la plus grande possible sans toutefois dépasser : •32,0 dB, lorsque les mesures sont effectuées en bandes de tiers d’octave (100 Hz - 3 150 Hz) ; • 10,0 dB, lorsque les mesures sont effectuées en bandes d’octave (125 Hz - 2 000 Hz). Évaluation de l'indice global pondéré Rw d'une porte plane L ' in d ic e d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e d ' u n e p o r t e p l a n e e s t p a r b a n d e d ' o c t a v e :

Xw : indice global pondéré (dB) ; Cj : terme d’adaptation à un spectre sonore (dB) ;

Bandes d'octave (Hz)

125

250

500

In d ic e d 'a f f a ib lis s e m e n t a c o u s t iq u e R (d B )

2 3 ,8

2 6 ,8

3 1 ,1

1K

2K

2 8 ,2

3 4 ,1

X : valeur unique (dB). Le terme d’adaptation est noté C ou Ctr selon qu’il est associé au spectre sonore n° 1 ou n° 2. - Le spectre sonore n° 1 est utilisé lorsque la valeur unique représente un isolement ou un affaiblissement acoustique relatif aux bruits aériens internes ou à certains bruits de l’espace extérieur (avions à réaction, trafic ferroviaire ou autoroutier à grande vitesse, etc.). Son rôle est ana­ logue à celui tenu par une source de référence de bruit rose. - Le spectre sonore n ” 2 est utilisé lorsque la valeur unique représente un isolement ou un affaiblissement acoustique relatif aux bruits aériens venant de l’espace extérieur (trafic routier urbain, trafic ferroviaire à basse vitesse, avions à hélices, etc.). Son rôle est analogue à celui tenu par une source de référence de bruit routier.

16. 1.1

L e s v a le u r s d e r é f é r e n c e p o u r l ' is o le m e n t a u x b r u it s a é r ie n s s o n t p a r b a n d e d ' o c t a v e :

Bandes d'octave (Hz) V a le u r s d e r é f é r e n c e

125

250

500

1K

2K

36

45

52

55

56

L a f ig u r e 1 6 .1 m o n t r e la p o s it io n in it ia le d e la c o u r b e d e r é f é r e n c e . La c o u r b e d e m e s u r e é t a n t p l a c é e n e t t e m e n t a u - d e s s o u s , la s o m m e d e s é c a r t s d é f a v o r a b le s e s t la r g e m e n t s u p é rie u re

à

1 0 ,0 d B .

Il f a u t

donc

e ffe ctu e r

un

d é c a la g e

n é g a t if

de

la

c o u rb e

de

ré fé re n ce .

Évaluation de l'indice global pondéré L’évaluation de l’indice global pondéré consiste à superposer sur la courbe représentative des relevés d’isolement ou d’affaiblissement acoustique ou éventuellement de niveaux de pression, une courbe de référence adéquate. L’indice global pondéré recherché est alors déter­ miné par la position de la bande 500 Hz de référence. Pour ce faire, la courbe de référence est décalée par bonds de 1 dB vers la courbe de mesure afin de trouver la position correspondant au che­ vauchement optimal. Pour cette position, un certain nombre de bandes de la courbe de mesure se trouvent placées au-dessous de la courbe de référence (au-dessus s’il s’agit d’un indice global pondéré relatif au bruit de choc). Les niveaux correspondant à ces bandes sont repérés par rapport à la courbe de référence par la notion d’écarts défavorables. Un écart défavorable est donc égal à : Écart défavorable = Niveau de référence décalé - Niveau de mesure (Niveau de mesure - Niveau de référence décalé, s’il s’agit d’un indice global pondéré relatif au bruit de choc) Le calcul de la somme des écarts défavorables permet de déterminer le positionnement correct de la courbe de référence. La norme en vigueur

182

Fig. 16.1 - Évaluation de l'indice global pondéré : tracé de la courbe de mesure.

183

H J VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE

L e d é c a l a g e o p t i m a l d e la c o u r b e d e r é f é r e n c e e s t d e - 2 0

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE f i l

d B ( fig . 1 6 . 2 ) . L a s o m m

La valeur unique XA est égale à la différence des sommations logarith­ miques des niveaux de pression pondérés théoriques régnant de part et d’autre de la paroi ou de l’élément de cloison.

d e s é c a r t s d é f a v o r a b l e s e s t a lo r s d e 9 , 6 d B , v a l e u r q u i s a t i s f a i t la c o n d i t i o n < 1 0 , 0 dB (p o u r- 1 9

d B , c e t t e s o m m e e s t é g a le à 1 2 ,6 d B , v a le u r q u i im p o s e u n b o n d d e d é c a ­

la g e s u p p lé m e n t a ir e ) . L a v a l e u r d e l ' in d ic e p o n d é r é R w c o r r e s p o n d a u n iv e a u d e la b a n d e 5 0 0 H z d e r é f é r e n c e

L p li( A )

s o it :

L p 2i(A )

Soit : X A = 10 log X 10 10 - 10 log X 10 10 Lpii (A) : niveau de pression pondéré A par bande régnant dans le local d’émission ; LP2i (A) : niveau de pression pondéré A par bande régnant dans le local de réception.

Rw = 3 2 d B

Le spectre du niveau de pression régnant dans le local d émission est défini par la norme et correspond soit au spectre n 1, soit au spectre n° 2. Les valeurs pondérées par bande sont telles que le niveau global d’émission est ajusté à 0 dB. L p ü (A )

Soit :

10 log

X 10

10

= 0 dB

Les niveaux de pression pondérés par bande LP2i (A) régnant dans le local de réception correspondent aux niveaux transmis, soit : Lp 2i (A) = L p ii (A) — D ; O U L p 2i (A) — L p u (A) — R ;

D; : indice d’isolement acoustique par bande standardisé) ; R; : indice d’affaiblissement acoustique par bande.

(normalisé

ou

Par conséquent, le terme XA est égal à : L p li(A )~ P i

X A = 0 dB - 10 log Fig. 16.2 - Évaluation de l'indice global pondéré : décalage de la courbe de référence.

X 10

10

L p Ii(A )~ D i

= - 10 log

X 10

L p li(A ) ~ R i

Où :

X A = 0 dB - 10 log

X 10

L P li( A )" R i

10

= - 10 log

X 10

Le terme d’adaptation Cj est donc égal à : W

16. 1.2

Le calcul du terme d’adaptation à un spectre sonore est basé sur l’éva­ luation globale de la différence des quantités d’énergie pondérées A mises en jeu de part et d’autre d’une paroi séparatrice ou d’un élément de cloison. Cette évaluation globale correspond en fait au calcul de la valeur unique d’isolement ou d’affaiblissement acoustique vis-à-vis d’un bruit défini. Pour obtenir le terme d’adaptation au spectre sonore correspondant à ce bruit, il faut donc retrancher à cette valeur unique, l’indice global pondéré déjà représentatif de l’isolement ou de l’affaiblissement acoustique. Soit : Cj = XA- Xw Cj : terme d’adaptation à un spectre sonore (dB) ; XA: valeur unique [dB(A)] ; Xw : indice global pondéré (dB).

184

Cj = - 10log X 10

Calcul du term e d'adaptation

l - D

i

10

- xw

L p li( A ) - R i

Où: I EXEMPLE

Cj = -

10 log

X 10

10

- Xw

Calcul du terme d'adaptation d'une porte plane L ' in d ic e d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e d e la p o r t e p l a n e c o r r e s p o n d a n t à I e x e m p l e p r é ­ c é d e n t e s t p a r b a n d e d 'o c t a v e :

(H z )

125

250

500

1K

2K

In d ic e d 'a f f a ib lis s e m e n t a c o u s t iq u e R, (d B )

2 3 ,8

2 6 ,8

3 1 ,1

2 8 ,2

3 4 ,1

Bandes d'octave

H3 VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE

Plusieurs combinaisons d’extensions sont prévues par la norme EN 717-1 (50-3 150, 50-5 000, 100-5 000), ces combinaisons sont notées en indice sur les symboles des termes d’adaptation. Soit : C50_3150>C 5 o_5000> C100-5000 H Ctr, 5 0 -3 1 5 0 ’ C tI> 50.5000, C tti 1 0 0 - 5 0 0 0

• C a l c u l d u t e r m e d ' a d a p t a t io n a u s p e c t r e s o n o r e n° 1 L e n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é A t h é o r i q u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n e s t p a r bande :

Bandes d'octave ( H z ) Lp,i(A) (s p e c t re s o n o r e n" 1) Ri tp2i (A) = LP1i(A) - Rj

125

250

-2 1

- 14

500

1K

2K

-8

-5

-4

2 3 ,8

2 6 ,8

3 1 ,1

2 8 ,2

3 4 ,1

- 4 4 ,8

- 4 0 ,8

- 3 9 ,1

- 3 3 ,2

- 3 8 ,1

Le tableau 16.1 regroupe l’ensemble des valeurs correspondant aux niveaux sonores des spectres d’adaptation pour la bande de fréquences étendue : TABLEAU 16.1 - RÉCAPITULATIF DES DONNÉES NORMALISÉES RELATIVES AUX SPECTRES SONORES ÉTENDUS

Le te rm e X A e st é g a l à : Lp1i(A)~Ri

XA = -

1 0 lo g X 1 0

10

= 3 0 ,6 d B (A )

Bandes

L e t e r m e d ' a d a p t a t io n C e s t d o n c é g a l à :

(H z )

C = X A - X w = 3 0 ,6 - 3 2 ,0 = - 1 ,4 dB • C a l c u l d u t e r m e d 'a d a p t a t i o n a u s p e c t r e s o n o r e n ” 2 L e n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é A t h é o r i q u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n e s t p a r

50

bande :

63

Bandes d'octave ( H z )

125

250

500

1K

L p ik a ) (s p e c t re s o n o r e n" 2 )

- 14

- 10

-7

-4

-6

Ri

2 3 ,8

2 6 ,8

3 1 ,1

2 8 ,2

3 4 ,1

- 3 7 ,8

- 3 6 ,8

- 3 8 ,1

- 3 2 ,2

- 4 0 ,1

I

JP

S

11

>

I

2K

Lpii(A)~h XA = -

1 0 lo g X 10

10

= 2 9 ,1 d B ( A )

C , r = X A - X w = 2 9 ,1

- 3 2 ,0 = - 2 , 9 dB

Selon la norme EN 717-1, les termes d’adaptation doivent être calculés avec une précision de 0,1 dB et les résultats arrondis à la valeur entière la plus proche. Les résultats arrondis correspondant à l’exemple cidessus sont donc : C = - 1 dB Qr = - 3 dB

(1,4 plus près de 1 que de 2) (2,9 plus près de 3 que de 2)

Spectres sonores étendus

Par bande 1/3 d’octave

Par bande d’octave

Par bande 1 /3 d’octave

-3 1

-3 6

Spectre n° 2 (dB) v - 'tr (tou tes plages)

P ar bande

d’octave

-3 7

-3 2

Par bande 1/3 d’octave -2 5

-4 1

-4 0

-1 8

-2 3

-3 4

-21

100

-2 9

-3 0

-20

125

-21

-2 6

-22

-2 7

-1 4

-20

160

-2 3

-2 4

-1 8

200

-21

-22

-1 6

- 14

- 19

-20

-1 5

-10

- 15

315

- 17

-1 8

- 14

400

- 15

-1 6

- 13

-8

- 13

- 14

-9

-7

-12

630

-12

-1 3

-11

800

- 11

- 12

-9

1000

-5

- 10

-6

- 11

-4

-8

1 250

-9

- 10

-9

1 600

-9

- 10

-10

2 000

-4

-9

-10

-5

-6

-11

2 500

-9

- 10

-1 3

3 150

-9

-1 0

- 15

4 000

-1 0

-5

-1 1

- 16 -1 8

- 10

5 000

Les mesurages nécessaires à l’évaluation des valeurs uniques d’isolement ou d affaiblissement acoustique sont effectués par bande d’octave ou de tiers d’octave couvrant respectivement les plages de fréquences 125 Hz2 000 Hz et 100 Hz-3 150 Hz. Lorsque les performances acoustiques doivent etre évaluées avec plus de précision, ces plages de fréquences peuvent être étendues de 50 Hz à 5 000 Hz. Pour conserver cette précision, le calcul des termes d adaptation doit alors être effectué avec des spectres sonores adaptés.

186

Par bande d’octave

Spectre n° 1 (dB) Qo-5000 Cjoo-5000

-3 3

500

L e t e r m e d ' a d a p t a t io n C tr e s t d o n c é g a l à :

Spectre n 1 (dB) C50-3150

80

250 Le te rm e X A e st é g a l à :

16.1.3

CEI

Le calcul de la valeur unique X A est alors effectué sur la plage de fré­ quences étendue, soit : L p li(A )

V -w

X A = 10 log X 10 10 - 10 log X 10 La définition normalisée des spectres sonores étendus est telle que les niveaux globaux théoriques d’émission sont ajustés à 0 dB.

187

B

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE

Les performances des éléments de construction, évaluées à partir de mesures relevées par bande de tiers d’octave sur une plage de fréquences étendue, peuvent être présentées de la manière suivante : RW ( C; Ctr >C50-5000 1 Ctr>50-5000) Par exemple : Rw (C ; Ctr ; C5o-5ooo 1Ctr>50-5000) = 32 (—1 ; —3 ; —1 ; —4) dB

L pü(A )

Soit :

10 log E 10 10

D’où :

X A = - 10 log E 10 10

= 0 dB L p2i(A)

[exemple

||j

~~| Calcul du terme d'adaptation d'une porte plane aux spectres sonores étendus L ' in d ic e d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e d e la p o r t e p l a n e c o r r e s p o n d a n t à l 'e x e m p le p r é ­ c é d e n t e s t r e le v é p a r b a n d e d ' o c t a v e s u r la p l a g e d e f r é q u e n c e s é t e n d u e . S o it :

Bandes d'octave ( H z ) In d ic e d 'a f f a ib lis s e m e n t a c o u s t iq u e R; (d B )

63

125

250

500

1K

2K

4K

1 8 ,2

2 3 ,8

2 6 ,8

3 1 ,1

2 8 ,2

3 4 ,1

3 6 ,8

16.2 Isolement acoustique standardisé pondéré DnTi Aet DnT>A_tr

Les indices d’isolement acoustique standardisé pondéré D nTi A et DnT_A_tr permettent de caractériser, en une seule valeur l’isolement au bruit aérien existant respectivement entre deux locaux et entre un local et l’espace extérieur. L’évaluation de ces indices est effectuée à partir des valeurs d’isolement standardisé obtenues par application, pour chaque bande d’octave i, de la relation suivante (développée aux § 12.2 et 12.3) :

• C a l c u l d u t e r m e d ' a d a p t a t io n a u s p e c t r e s o n o r e n° 1 L e n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é A t h é o r i q u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n e s t p a r bande :

Bandes d'octave (Hz)

63

LP, j(A) (s p e c t re s o n o r e n° 1 é t e n d u )

-3 2

Ri Lp2i (a) = L Pli (A) — R|

125 -2 2

250

500

1K

2K

4K

- 15

-9

-6

-5

-5

1 8 ,2

2 3 ,8

2 6 ,8

3 1 ,1

2 8 ,2

3 4 ,1

3 6 ,8

- 5 0 ,2

- 4 5 ,8

- 4 1 ,8

- 4 0 ,1

- 3 4 ,2

- 3 9 ,1

- 4 1 ,8

DnTi =

Dbi + 10 log

T i --

Les indices DnT>A et DnT>Aj tr correspondent respectivement à la somme de l’indice global pondéré DnT>wet du terme d’adaptation C ou Ctr. Soit :

Le te rm e X A est ég a l à : Lp1i(A)-Ri XA = -

10

1 0 lo g Z 10

[exemple

1 Calcul d'un isolement acoustique standardisé pondéré

= 3 1 ,1 d B (A ) U n r e le v é d ' i s o l e m e n t a c o u s t i q u e s t a n d a r d is é a d o n n é p a r b a n d e d ' o c t a v e le s r é s u lt a t s

L e t e r m e d 'a d a p t a t i o n C e s t d o n c é g a l à :

s u iv a n t s :

C = X A - X w = 3 1 ,1

- 3 2 , 0 = - 0 ,9 dB

C 50.5000 = — 1 d B

S o it .

• C a l c u l d u t e r m e d ' a d a p t a t io n a u s p e c t r e s o n o r e n° 2

Bandes d’octave (Hz)

125

250

500

1K

2K

L e n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é A t h é o r i q u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n e s t p a r

Is o le m e n t D nTi (dB)

3 7 ,6

4 4 ,5

4 3 ,9

5 6 ,0

5 6 ,9

bande :

• É v a l u a t i o n d e l'in d ic e g lo b a l p o n d é r é D nTiW

Bandes d'octave (Hz) L

ik a )

(s p e c t re s o n o r e n" 2 é t e n d u )

Ri Lp2i (A) = Lpq (A) ~ R|

63

125

250

500

- 18

- 14

- 10

-7

-4

-6

- 11

1 8 ,2

2 3 ,8

2 6 ,8

3 1 ,1

2 8 ,2

3 4 ,1

3 6 ,8

- 3 6 ,2

- 3 7 ,8

- 3 6 ,8

- 3 8 ,1

- 3 2 ,2

- 4 0 ,1

- 4 7 ,8

1K

2K

L e c a lc u l d e s é c a r t s d é f a v o r a b le s e s t d o n n é d a n s le t a b l e a u c i - d e s s o u s :

4K

Bandes d'octave (Hz)

125

250

500

1K

2K

Is o le m e n t D nTj

3 7 ,6

4 4 ,5

4 3 ,9

5 6 ,0

5 6 ,9

36

45

52

55

56

36

45

52

55

56

+ 0 ,5

+ 8,1

- 1 ,0

- 0 ,9

0 ,5

8,1

V a le u r s d e r é f é r e n c e R é f é r e n c e d é c a lé e (0 dB ) Le te rm e X A e st é g al à : É c a r t s = R é f é r e n c e d é c a lé e - D nTi

Lpli(A)" Ri XA = -

1 0 lo g X 10

10

=

2 8 ,3 d B (A )

L e t e r m e d 'a d a p t a t i o n C tr e s t d o n c é g a l à : C ,r = X A - X w = 2 8 ,3 - 3 2 ,0 = - 3 , 7 dB

É c a r ts d é f a v o r a b le s (> 0 dB )

- 0 ,6

P i VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE j|§

A v e c u n d é c a l a g e n u l d e la c o u r b e d e r é f é r e n c e (fig . 1 6 . 3 ) , la s o m m e d e s é c a r t s d é f a ­

Le te rm e X A est ég a l à :

v o r a b le s e s t d e 8 ,6 d B , v a le u r q u i s a t is f a it la c o n d it io n < 1 0 , 0 d B . L a v a le u r d e l'in d ic e p o n d é ré

co rre sp o n d

a lo r s

au

n iv e a u

de

la

bande

500 Hz

de

ré fé re n ce ,

Lp1i(A)~DnTi

s o it :

XA = -

D nT vv = 5 2 d B .

10

1 0 lo g Z 10

= 4 7 ,0 d B (A )

L e t e r m e d 'a d a p t a t i o n C tr e s t d o n c é g a l à : C tr = X A - X w = 4 7 , 0 S o it:

5 2 ,0 = - 5 ,0 dB

C tr= - 5 d B

L e s in d ic e s D nT A e t D n T A ;tr, e x p r im é s e n d B , s o n t d o n c : D ni, a =

D nTi w + C = 5 2 + (— 2 ) = 5 0 d B

D nT,

= D nT, w + C tr = 5 2 + ( - 5 ) = 4 7 d B

a,

tr

On notera que, selon la norme EN 717-1, les mesurages d’isolement « in situ » sont exclusivement effectués en bande d’octave. La plage de fréquences correspondant à ces mesures s’étend normalement de 125 Hz à 2 000 Hz, mais peut être étendue de 63 Hz à 4 000 Hz.

16.3

Indices d'affaiblissement acoustique RAet RA, tr

Les indices d’affaiblissement acoustique RAet RAitr permettent de caracté­ riser, en une seule valeur, l’aptitude d’une paroi à atténuer la transmission des bruits aériens respectivement entre deux locaux et entre un local et l’espace extérieur. L’évaluation de ces indices est effectuée à partir des valeurs d’affaiblisse­ ment acoustique R relevées en laboratoire par application, pour chaque bande de tiers d’octave i, de la relation suivante (développée au § 8. 2 ) :

Fig. 16.3 - Evaluation de l'indice global pondéré D„T/W.

• C a l c u l d u t e r m e d ' a d a p t a t io n a u s p e c t r e s o n o r e n° 1 L e n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é A t h é o r i q u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n e s t p a r b a n d e d 'o c t a v e :

Rs = Lpli - Lp2i - 10 log p Bandes d'octave (Hz)

125

250

500

1K

2K

Lp,i(A) (s p e c tre s o n o re n" 1)

-2 1

- 14

-8

-5

-4

Dnîi Lp2i (a ) = LP1i (A) - D nT(

3 7 ,6

4 4 ,5

4 3 ,9

5 6 ,0

5 6 ,9

- 5 8 ,6

- 5 8 ,5

- 5 1 ,9

- 6 1 ,0

- 6 0 ,9

Les indices RA et RAi tr correspondent respectivement à la somme de l’indice global pondéré Rw et du terme d’adaptation C ou Ctr. Soit : Ra = Rw + C et Ra tr = Rw + Ctr [exemple

I

Calcul de l'indice d'affaiblissement acoustique d'une dalle de béton U n r e le v é e n l a b o r a t o ir e d e l'in d ic e d ' a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e d ' u n e d a lle d e b é t o n

Le te rm e X A e st ég al à :

d e 1 4 c m d ' é p a i s s e u r a d o n n é le s r é s u lt a t s s u iv a n t s : Lp1l(A)~DfiTi

XA = -

1 0 lo g Z 10

10

= 4 9 ,6 d B (A )

C = X A - X w = 4 9 ,6 S o it :

100

B a n d e s (H z)

L e t e r m e d 'a d a p t a t i o n C e s t d o n c é g a l à :

Ri

(dB)

3 4 ,8

125 3 7 ,2

160 200 34,9

4 0 ,7

250 315 400 4 3 ,9

4 6 ,0

4 9 ,2

500 630

800

1K

1 .2 5 K

1 ,6 K

2K

2 ,5 K

3 ,1 5 K

52,0

55,2

5 7 ,9

60,1

6 3 ,0

6 5 ,9

68,1

7 0 ,0

5 3 ,8

5 2 ,0 = - 2 , 4 dB

C = - 2 dB • É v a l u a t i o n d e l'in d ic e g lo b a l p o n d é r é R w

• C a l c u l d u t e r m e d 'a d a p t a t i o n a u s p e c t r e s o n o r e n ” 2

L e c a lc u l d e s é c a r t s d é f a v o r a b le s e s t d o n n é d a n s le t a b l e a u c i - d e s s o u s :

L e n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é A t h é o r i q u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n e s t p a r b a n d e d 'o c ta v e :

Bandes d'octave ( H z ) LPlj (A) (s p e c tre s o n o re n" 2 ) D n Ti Lp2i (A) == L p ii (A) -

190

D nTi

125

250

500

1K

2K

- 14

- 10

-7

-4

-6

3 7 ,6

4 4 ,5

4 3 ,9

5 6 ,0

5 6 ,9

- 5 1 ,6

- 5 4 ,5

- 5 0 ,9

- 6 0 ,0

- 6 2 ,9

soo 1K

2K

B a n d e s (H z)

100

2 .5 K

3 .1 5 K

R,

34,8 37,2 34,9 40,7 43,9 46,0 49,2 52,0 53,8 55,2 57,9 60,1 63,0 65,9 68,1

70,0

12 5

160 200

250

315

400

500

630

1 ,2 5 K

1 ,6 K

33

36

39

42

45

48

51

52

53

54

55

56

56

56

56

56

Référence décalée (+ 2dB) 35

38

41

44

47

50

53

54

55

56

57

58

58

58

58

58

Valeurs de référence

Écarts = Réf. décalée - Rj + 0,2 + 0,8 +6,1 + 3,3 + 3,1 +4,0 + 3,8 + 2,0 + 1,2 +0,8 -0,9 -2,1 -5,0 -7,9 -10,1 -12,0 Écarts défavorables (> 0)

0,2

0,8

6,1

3,3

3,1

4,0

3,8

2,0

1,2

0,8

191

B

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE Q |

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE

A v e c u n d é c a la g e p o s itif d e la c o u r b e d e r é f é r e n c e d e 2 d B (fig . 1 6 .4 ) , la s o m m e d e s é c a r t s

• C a l c u l d u t e r m e d 'a d a p t a t i o n a u s p e c t r e s o n o r e n° 2

d é f a v o r a b le s e s t d e 2 5 , 3 d B , v a le u r q u i s a t is f a it la c o n d it io n < 3 2 , 0 d B . L a v a le u r d e l'in d ic e

L e n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é A t h é o r i q u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n e s t p a r

p o n d é r é c o r r e s p o n d a lo r s a u n iv e a u d e la b a n d e 5 0 0 H z d e r é f é r e n c e , s o it : Rw = 5 4 d e

b a n d e d 'o c t a v e :

B a n d e s (H z ) tpîi(A) (sp e ctre so n o re n 2)

100

125

-20

-20

160

250

200

315

400

- 18 - 16 - 15 - 14 - 13

34,8 37,2 34,9 40,7 43,9 46,0 49,2

Ri Lp2i (A) = U lt (A) “ R(

500

630

800

1K

1,25K

1,6K

2K

- 12

- 11

-9

- 8

-9

- 10

- 11

55,2

57,9 60,1

52,0 53,8

63,0 65,9

2 ,5 K

3 .1 5 K

- 13 - 15 6 8 ,1

- 54,8 - 57,2 - 52,9 - 56,7 - 58,9 -60,0 -62,2 - 64,0 - 64,8 - 64,2 -65,9 -69,1 - 73,0 -76,9 - 8 1 , 1

70,0 - 8 5 ,0

Le te rm e X A est ég a l à :

XA = -

4 7 ,7 d B (A )

1 0 lo g X 10

L e t e r m e d 'a d a p t a t i o n C tr e s t d o n c é g a l à : C ,r = X A - X w = 4 7 ,7 -

L e s in d ic e s R A e t RAi

5 4 ,0 = - 6 , 3 dB

C tr = - 6 d B

S o it :

w, e x p r im é s

en dB, so n t d o n c :

R a = Rw + C = 5 4 + ( - 2 ) = 5 2 d B R a , tr = Rw + C tr = 5 4 + ( - 6 ) = 4 8 d B S o it , s e lo n la p r é s e n t a t io n g é n é r a l e : Rw ( C ; C tr) = 5 4 ( - 2 ; - 6 ) d B

On notera que, selon la norme EN 717-1,1 évaluation des indices d affai­ blissement acoustique est exclusivement effectuée en bande de tiers d’octave. La plage de fréquences s’étend normalement de 100 Hz à 3 150 Hz, mais peut être étendue de 50 Hz à 5 000 Hz.

Fig. 16.4 - Exemple d'évaluation d'un indice global pondéré Rw.

16.4

Niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé L'nT, w

• C a l c u l d u t e r m e d 'a d a p t a t i o n a u s p e c t r e s o n o r e n° 1 L e n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é A t h é o r i q u e r é g n a n t d a n s le lo c a l d e r é c e p t io n e s t p a r b a n d e d 'o c t a v e :

Bandes (Hz)

100

Lpü(A) (spectresonore n°1)

-29 - 26 -23 -21 - 19 - 17 - 15 - 13 - 12 - 11 - 10

R;

34,8 37,2 34,9 40,7 43,9 46,0 49,2 52,0 53,8 55,2 57,9 60,1 63,0 65,9 68,1 70,0 -63,8 -63,2 -57,9 -61,7 -62,9 -63,0 -64,2 -65,0 -65,8 -66,2 -67,9 -69,1 - 72,0 -74,9 -77,1 -79,0

Lp2i(A)= LPîi(A}- R,

125

160 200

250

31 5

400

500 630 800

1K

1 ,2 5 K

16 K

2K

2,5K

3 ,1 5 K

-9

-9

-9

-9

-9

Le te rm e X A e st é g al à :

Le niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé L nx, w permet de caractériser, en une seule valeur, le bruit perçu généré par une machine à chocs. L’évaluation de cet indice est effectuée à partir des valeurs de niveau de pression standardisé obtenues par application, pour chaque bande d’octave i, de la relation (développée au § 11. 3) : Tr; -'nTi = Lpi - 10 log (Ë5

Lp 1 i(A )-Ri

XA = -

1 0 lo g X 10

10

=

5 2 ,4 d B (A )

L e t e r m e d ' a d a p t a t io n C e s t d o n c é g a l à :

S o it :

192

C = X A - X w = 5 2 , 4 - 5 4 , 0 = - 1 ,6 d B C = - 2 dB

193

| H VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE ( J j

[exemple^

Évaluation du niveau de pression pondéré global Un

r e le v é s u r le s it e d u

n iv e a u

d e p r e s s io n

l ' nT w

s t a n d a r d i s é L nT d u

b r u it q é n é r é

m a c h i n e à c h o c s a d o n n é p a r b a n d e d 'o c t a v e le s r é s u lt a t s s u iv a n t s :

Bandes d'octave ( H z )

125

l nTi (cJ8)

6 2 ,2

I

nar ,

16.5

Réduction du niveau de b ru it de choc pondéré ALw

06

250

500

1K

2K

5 4 ,8

4 5 ,6

3 9 ,4

50 0

L’indice de réduction du niveau de bruit de choc pondéré ALWpermet de caractériser, en une seule valeur, l’aptitude d’un revêtement de sol ou d’un système flottant à atténuer le niveau de bruit de choc transmis.

L e s v a le u r s d e r é f é r e n c e p o u r le b r u it d e c h o c s o n t p< ar b a n d e d o c t a v e :

Bandes d'octave ( H z ) V a le u r s d e r é f é r e n c e

125

250

500

1K

2K

67

67

65

62

49

L’évaluation de cet indice est effectuée à partir des valeurs d’indice d’efficacité AL relevées dans la chambre d’essai par application, pour chaque bande de tiers d’octave i, de la relation (développée au § 11. 4) : AL; = LPOi—Lpi

'

L e c a lc u l d e s é c a r t s d é f a v o r a b le s e s t d o n n é d a n s le t a b l e a u s u i v a n t :

Bandes d'octave (Hz) Uti V a le u r s d e r é f é r e n c e R é f é r e n c e d é c a lé e

(-

6 dB)

L c a r t s = LnTi - R é f é r e n c e d é c a lé e E c a r ts d é f a v o r a b le s (> 0 dB )

125

250

500

1K

2K

6 2 ,2

5 4 ,8

4 5 ,6

3 9 ,4

5 0 ,0

67

67

65

62

49

61

61

59

56

43

+ 1,2

- 6 ,2

- 1 3 ,4

- 1 6 ,6

+ 7 ,0

1 ,2

Le niveau de pression pondéré global LPO iw dépend évidemment de la constitution de la dalle d’essai, par conséquent, l’évaluation de l’indice ALWn’a de sens que si les caractéristiques de cette dalle sont parfaite­ ment définies, d’où la notion de plancher de référence.

la s o m m e d e s

c a r t s d e f a v o r a b ie s e s t d e 8 , 2 d B , v a le u r q u i s a t is f a it la c o n d it io n < 1 0 , 0 d B

Connaissant le spectre du niveau de pression du bruit de choc qui serait théoriquement transmis par un plancher de référence, il est possible de recalculer, pour chaque bande de fréquence, la valeur de ce niveau de pression après la pose d’un revêtement de sol ou d’un système flottant. Soit :

L a v a le u r

6 C O rre S P ° n d a l ° rS 3U n iV 6 a U d e 18 b a n d e 5 0 0 H z d e ^ r e n c e L ’nT, w = 5 9 -

’

7 ,0

A v e c u n d é c a l a g e n é g a t i f d e la c o u r b e d e r é f é r e n c e d e 6 d B (fig . 1 6 . 5 )

5 d B s t r t :P0

L’indice ALWcorrespond alors à la différence des niveaux de pression pondérés globaux régnant dans le local de réception avant et après la pose du revêtement de sol ou du système flottant, soit : ALW= LPOiw —Lp, w

m o in s

5 = 5 4 dB

îln n i n° ter f 6’ df nS k n° tation L’»t, w, le symbole « apostrophe » (’) rappehe que les valeurs retenues pour l’évaluation de l’indice global pondéré tiennent compte des transmissions latérales.

h n , ri

A n , r, Oi

A Lj

Ln>r_0i : niveau de pression théorique par bande du bruit de choc, le plan­ cher de référence étant directement frappé par la machine à chocs ; Ln>ri : niveau de pression théorique par bande du bruit de choc, le revê­ tement ou le système flottant étant posé sur le plancher de référence. L’indice ALWest alors :

ALy

, o, w '

L,n, r, W

Le niveau de pression du bruit de choc normalisé du plancher de réfé­ rence est donné par bande de fréquence dans le tableau ci-dessous :

B an d es (Hz)

100

L„,r,o (dB)

67,0 67,5 68,0 68,5 69,0 69,5 70,0 70,5

125

160

200

250

315

400

500

630

800

71,0 71,5

ut

1,25K

1,6K

2K

2,5IC

3 ,1 5 K

72,0

72,0

72,0

72,0

72,0

72,0

Le niveau de pression pondéré global Ln>h 0>w est par définition constant et peut donc être évalué d’avance. Le tableau 16.2 correspond aux calculs relatifs à cette évaluation :

Pug.

16.5

-

Évaluation du niveau de pression pondéré global L'„

1194 19 5

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE f f l

C B VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE

TABLEAU 16.2 - DÉTERMINATION D U NIVEAU DE P R E S S I O N GLOBAL P O N D É R É B andes (Hz)

100

125

160

200

250

31 5

400

500

63 0

80 0

L r„ r, Qi

67,0

67,5

68,0

68,5

69,0

69,5

70,0

70,5

71,0

71,5

72,0

72,0

1K 1.25K

1,6K

2K

2 ,5 K

72,0

72,0

72,0

3 ,l5 K

Vù

V aleurs de référence

62

62

62

62

62

62

61

60

59

58

57

54

51

48

45

Référence décalée (+ 18dB)

80

80

80

80

80

80

79

78

77

76

75

72

69

66

63

60

- 7 ,5

- 6 ,0

- 4 ,5

- 3 ,0

0,0

H 3,0

-b 6,0

+ 9,0

+ 12,1)

3,0

6,0

9,0

12,0

Écarts = Réf. décalée - Ln>r, 0i

-1 3 ,0 - 1 2 ,5 - 1 2 ,0 - 1 1 ,5 -1 1 ,0 -1 0 ,5 - 9 ,0

Écarts défavorables O

0)

un décalage de la courbe de référence de +18 dB, la somme des écarts défavorables est de 30,0 dB, valeur qui satisfait la condition =5 32,0 dB. La valeur du niveau de pression pondéré correspond au niveau de la bande de référence 500 Hz, soit : Ln>r, 0>w = 78 dB. A vec

IraM alIZZ] Évaluation du niveau de pression pondéré global Ln r Wd'une dalle flottante U n r e le v é e n la b o r a t o ir e d e I 'in d ic e d e r é d u c t io n d u n iv e a u d e b r u it d e c h o c d ' u n e d a lle f l o t t a n t e a d o n n é p a r b a n d e le s r é s u lt a t s s u iv a n t s :

100

f—---------------- --—,-------j-------

Bandes (Hz)

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800

A U (dB)

2,1

10,1

14,4

15,0

______

17,4

24,4

27,9

29,6

31,9

33,6

125

1K 35,4

160 200

315 400 250

630 800 500

1,25 K1,6 K

2,5 K3,15 K

2K

1 K

4K

t (H z)

1.25K 1,6K 2K 2,5K 3.1SK 37,1

31,1

28,9

23,3

36,2

Fig. 16.6 - Évaluation du niveau de pression pondéré global L„, r,

w.

L e t a b le a u c i- d e s s o u s c o r r e s p o n d a u c a lc u l , p o u r c h a q u e b a n d e d e t ie r s d 'o c t a v e i, d u n iv e a u d e p r e s s io n Ln> n t h é o r i q u e m e n t t r a n s m is p a r

cette dalle

f lo tta n te :

Bandes (Hz)

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1K 1,25K 1,6K 2K 2,5K 3.15K

U , r, 0s

67,0

67,5

68,0

68,5

69,0

69,5

70,0

70,5

71,0

71,5

72,0

72,0

72,0

72,0

72,0

72,0

ALj

2,1

10,1

14,4

15,0

17,4

24,4

27,9

29,6

31,9

33,6

35,4

37,1

31,1

28,9

23,3

36,2

53,6

53,5

51,6

45,1

42,1

40,9

39,1

37,9

36,6

34,9

40,9

43,1

48,7

35,8

'-n, ri = U , r,

O i ""&U

64,9

57,4

L e t a b l e a u c i- d e s s o u s c o r r e s p o n d a u x c a lc u l s d e s é c a r t s d é f a v o r a b l e s r e la t if s à l ' é v a lu a ­ t io n d u n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é g lo b a l L n r w :

Bandes (Hz)

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800

1,25K 7,6K 2K

2,5K 3,15K

L„,,i

64,9

57,4

53,6

53,5

51,6

45,1

42,1

40,9

39,1

37,9

36,6

34,9

40,9

43,1

48,7

35,8

V a le u rs d e ré fé re n ce

62

62

62

62

62

62

61

60

59

58

57

54

51

48

45

42

R é fé re n ce d écalée ( - 8 dB)

54

54

54

54

54

54

53

52

51

50

49

46

43

40

37

34

Écarts = R éf. d é calé e - Lnrj

10,9

3,4

- 0 ,4

- 0 ,5

- 2 ,4

-8 ,9

3,1

17,7

1,8

Écarts d éfa vo ra b le s (> 0)

10,9

3,1

11,7

1,8

-1 0 ,9 -11,1

-11 ,9 -12,1

K

-1 2 ,4 -11,1

- 2 ,1

3,4

A v e c u n d é c a l a g e d e la c o u r b e d e r é f é r e n c e d e - 8

d B (fig . 1 6 .6 ) , la s o m m e d e s é c a r t s

d é f a v o r a b le s e s t d e 3 0 , 9 d B , v a le u r q u i s a t is f a it la c o n d it io n

« £ 3 2 , 0 d B . L a v a le u r d u

n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é c o r r e s p o n d a u n iv e a u d e la b a n d e d e r é f é r e n c e 5 0 0 H z s o it : Ln , w = 5 2 d B . L in d ic e d e r é d u c t io n d u n iv e a u d e b r u it d e c h o c p o n d é r é A L W e s t a lo r s é g a l à :

ALW = Ln^, o, w ~ Lni r w = 78 —52 = 26 dB

16,6 Indice d'évaluation de l'absorption a *

L’indice d’évaluation de l’absorption a w permet de caractériser, en une seule valeur, l’aptitude d’un matériau à absorber l’énergie d’une onde acoustique. . . L’évaluation de cet indice est effectuée à partir des valeurs du coefficient a obtenues en laboratoire par application, pour chaque bande de tiers d’octave i, de la relation suivante (développée au § 6 .1 ) : «i

T!

+ 0,16 T.

V SoT d

Le processus de comparaison permettant de déterminer la valeur de l’indice a w est décrit dans la norme EN ISO 11-654. Selon cette norme, la courbe de référence est décalée par bonds de 0,05 vers la courbe des relevés jusqu’à ce que la somme des écarts défavorables soit égalé ou inférieure à 0,10. Un écart est déclaré défavorable lorsqu une valeur de relevé est placée au-dessous de la courbe de référence.

B

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE

valeurs uniques selon la normalisation européenne

Les valeurs par bande de la courbe de référence sont données dans le tableau ci-dessous. 125

Bandes d’octave (Hz)

• É v a l u a t i o n d e l'in d ic e p o n d é r é a w : L e c a lc u l d e s é c a r t s d é f a v o r a b le s e s t d o n n é d a n s le t a b l e a u s u iv a n t :

125

250

500

1K

2K

4K

0 ,1 0

0 ,2 5

0 ,6 0

0 ,8 5

0 ,8 5

0 ,8 5

V a le u r s d e r é f é r e n c e

0 ,8 0

1 ,0 0

1 ,0 0

1 ,0 0

0 ,9 0

R é f é r e n c e d é c a lé e (0 ,4 5 )

0 ,3 5

0 ,5 5

0 ,5 5

0 ,5 5

0 ,4 5

+ 0 ,1 0

- 0 ,0 5

- 0 ,3 0

- 0 ,3 0

- 0 ,4 0

Bandes d'octave (Hz)

250

500

1K

2K

4K

0,80

1,00

1,00

1,00

0,90

OCpi

Valeurs de référence

Le processus de comparaison étant effectué en bande d’octave, les valeurs par bande de tiers d’octave du coefficient d’absorption a sont converties en indices pratiques a P. Un indice pratique pour une bande d octave i est obtenu par le calcul de la moyenne arithmétique des valeurs correspondant aux 3 sous-bandes de tiers d’octave, soit : „ _ «a + «u + a i3 a pi 3

UJ

É c a r ts = R é f é r e n c e d é c a lé e É c a r ts d é f a v o r a b le s (> 0)

OCPj

0 ,1 0

Avec un décalage de la courbe de référence de 0,45 (fig. 16.7), la somme des écarts défavorables est de 0 , 10 , valeur qui satisfait la condition =£ 0 , 10 . La valeur de l’indice pondéré correspond alors au niveau de la bande 500 Hz de référence, soit : a w= 0,55.

Le résultat de calcul de chaque otK est arrondi à 0,05 près. Iexemple’

1 Évaluation de l'indice pondéré <% d'un panneau de faine de verre U n r e le v é e n l a b o r a t o ir e d u c o e f f i c i e n t d ' a b s o r p t i o n a d ' u n p a n n e a u d e la in e d e v e r r e a d o n n é p a r b a n d e d e t ie r s d 'o c t a v e le s r é s u lt a t s s u iv a n t s :

Bandes (Hz)

100

125

160

200

250

315

400

500

630

et

0 ,0 3

0 ,0 8

0 ,1 5

0 ,1 8

0 ,2 2

0 ,3 5

0 ,4 7

0 ,6 4

0 ,7 1

Bandes (Hz)

800

1 000

1 250

1 600

0 ,7 6

0 ,8 8

0 ,9 3

0 ,8 9

• C o n v e r s i o n e n in d ic e s a

Octave 1/3 d'octave a

,

2K 0 ,8 5

2,5K

3,15K

4K

5K

0 ,8 4

0 ,7 9

0 ,9 0

0 ,8 3

p ra tiq u e s :

125

250

500

100

125

160

200

250

315

400

500

630

0 ,0 3

0 ,0 8

0 ,1 5

0 ,1 8

0 ,2 2

0 ,3 5

0 ,4 7

0 ,6 4

0,71

OCp

0 ,1 0

Octave

0 ,2 5

1K

0 ,6 0

2K

4K

1/3 d'octave

800

1K

1,25

1,6K

2K

2,5K

3,15K

4K

5K

oc.

0 ,7 6

0 ,8 8

0 ,9 3

0 ,8 9

0 ,8 5

0 ,8 4

0 ,7 9

0 ,9 0

0 ,8 3

«p

198

0 ,8 5

0 ,8 5

0 ,8 5

Fig. 16.7 - Évaluation de l'indice pondéré aw.

La norme prévoit en complément l’évaluation d’un indicateur de forme afin de signaler la plage de fréquences pour laquelle le matériau est par­ ticulièrement absorbant. Un indicateur est activé lorsqu’une valeur du coefficient oc dépasse de 0,25 la courbe de référence décalée ; il est nommé respectivement L, M, H, selon que l’excès se produit sur la bande 250 Hz, 500 ou 1 000 Hz, 2 000 ou 4 000 Hz. Dans l’exemple précédent, l’excès se produit pour les bandes 1 000 Hz, 2 000 Hz et 4 000 Hz, par conséquent, les indicateurs M et H sont activés. L’indice d’évaluation de l’absorption du panneau de laine de verre est donc : ocw = 0,55 MH 199

17 SYNTHÈSE

DE

ACOUSTIQUE

LA

RÉGLEMENTATION

ACTUELLE

L a n o rm a lis a tio n e u r o p é e n n e im p o s e d e n o u v elles m é th o d e s d e c a lcu l d es v a leu rs e t in d ices u n iq u e s . E n c o n s é q u e n c e , d es textes ré g le m e n ta ir e s a d a p tés o n t é té éla b o rés p a r le m in is tè re d e l’É q u ip e m e n t , d es T ra n s p o rts e t d u L o g e m e n t. L e s a rrê té s d u 3 0 j u i n

1999,

in titu lés « R é g le m e n t a t io n a c o u s tiq u e d e s b â tim e n ts

d ’h a b ita tio n », c o n c e r n e n t les b â tim e n ts d ’h a b ita tio n a y a n t f a i t l’o b jet d ’u n e d e m a n d e d e p e r m is d e c o n s tr u ire o u d ’u n e d é c la ra tio n d e tr a v a u x d é p o s é e à c o m p t e r d u 1 er j a n ­ v ie r 2 0 0 0 . C es a rrêtés o n t été p u b lié s a u J o u r n a l o fficiel d e la R é p u b liq u e fr a n ç a is e le 1 7 ju ille t 1999.

17.1

Thèm es développés dans les deux arrêtés du 30 juin 1999

17.2

Exigences en m atière de perform ances acoustiques

17.3

M odalités d'application de la réglem entation

201

S H SYNTHÈSE DE LA RÉGLEMENTATION ACOUSTIQUE ACTUELLE

17.1

Thèmes développés dans les deux arrêtés du 3 0 juin 1999

__________ ______________________________

17.2

Exigences en matière de performances acosistiqiaes

17.2.1

Isolem ent acoustique au bruit aérien interne (DnT>A)

•Arrêté relatif aux caractéristiques acoustiques des bâtiments d’habitation :

Article 1 : Classement des locaux par catégorie. Article 2 : Isolement acoustique standardisé pondéré aux bruits aériens internes (DnT A). Article 3 : Aire d absorption équivalente minimum des circulations communes (A = S x ocj. Article 4 : Isolation des parois horizontales contre le bruit de choc (bruit perçu L’nTw). Article 5 : Bruit engendré par les appareils de chauffage et de climatisation (L^-p). Article 6 : Bruit engendré par les ventilations et les équipements collec­ tifs (LjjAt). Article 7 : Isolement acoustique standardisé pondéré aux bruits exté­ rieurs (DnTiA,tr). Article 8 : Durée de réverbération de référence (0,5 s). Article 9 : Modalités. Article 10 : Classement des surélévations. Article 1 1 : Date d’entrée en vigueur du présent arrêté (1erjanvier 2000 pour toute nouvelle demande de permis de construire ou déclaration de travaux). Article 12 : Annulation de l’arrêté précédent (28 octobre 1994). Article 13 : Chargé de l’exécution du présent arrêté.

L’isolement acoustique standardisé pondéré DnT. Aentre un local consi­ déré comme local d’émission et un autre local considéré comme local de réception doit être égal ou supérieur aux valeurs indiquées dans le tableau ci-dessous : Local de réception Local d’émission

Pièce principale

Cuisine et salle d’eau

Local d’un autre logement (à l’exclusion des garages individuels)

53 dB

50 dB

Circulation commune intérieure au bâtiment (locaux séparés par une ou deux portes)

40 dB

37 dB

Circulation commune intérieure au bâtiment

53 dB

50 dB

Garage individuel d’un logement (ou garage collectif)

55 dB

52 dB

Local d’activité (à l’exclusion des garages collectifs)

58 dB

55 dB

(autres cas)

17.2.2 Isolement acoustique aux bruits de l'espace extérieur (DnTr A, tr) L’isolement acoustique standardisé pondéré DnT>A,tr des pièces princi­ pales et cuisines contre les bruits de l’espace extérieur doit être au minimum de 30 dB.

•Arrêté relatif aux modalités d’application de la réglementation acoustique :

Article 1 : Méthode de contrôle relative aux articles 2 et 4 à 7 (NF S 31-057). Article 2 : Évaluation de l’isolement standardisé pondéré D T 4 (NF EN ISO 717-1). Article 3 : Évaluation du coefficient d’absorption (NF EN ISO 11-654). Article 4 : Évaluation du niveau de pression pondéré V T„ (NF EN ISO 717-2). Article 5 : Évaluation du niveau de pression normalisé LnATnoté L T (NF S 31-057). eT Article 6 : Évaluation de l’isolement standardisé pondéré D T A (NF EN ISO 717-1). ’ ’ Article 7 : Valeur de l’incertitude I (3 dB et 3 dB(A)). Article 8 : Date d’entrée en vigueur du présent arrêté (1erjanvier 2000 pour toute nouvelle demande de permis de construire ou déclaration de travaux). Article 9 : Annulation de l’arrêté précédent (28 octobre 1994). Article 10 : Chargé de l’exécution du présent arrêté. 202

SYNTHÈSE DE LA RÉGLEMENTATION ACOUSTIQUE ACTU FIIF ffKj

17.2.3

Aire d'absorption équivalente (A)

L’aire d’absorption équivalente A des revêtements absorbants disposés dans les circulations communes (intérieures au bâtiment et donnant sur les logements) doit représenter au moins le quart de la surface au sol de ces circulations.

17.2.4

Isolation des parois horizontales (bruit perçu L'nT, w)

La constitution des parois horizontales (y compris les revetements de sol) doit être telle que le niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé L'nT,wperçu dans les pièces principales d’un logement donne ne dépasse pas 58 dB, lorsque des impacts sont produits par la machine 203

SYNTHÈSE DE LA RÉGLEMENTATION ACOUSTIQUE ACTUELLE | | j j l SYNTHÈSE DE LA RÉGLEMENTATION ACOUSTIQUE ACTUELLE

. „, à chocs normalisée sur le sol des locaux extérieurs à ce logement l’exception des : - balcons et loggias non situés immédiatement au-dessus d’une pièCe principale ; - escaliers dans le cas où un ascenseur dessert le bâtiment ; - locaux techniques.

17.2.5 Bruit d'équipem ent (LnAT)

« le

•Le niveau de pression acoustique normalisé LnAXdu bruit engendré par un équipement individuel d’un logement donné ne doit pas dépasser 30 dB(A) dans les pièces principales et 35 dB(A) dans les cuisines des autres logements.

umvoque du

X t o d t e d’évaluation de l’absorption « . d’un revêtement absorbant est défini dans la norme NF EN ISO n -6

•

^

^

^

intéri_

NE eS *1SO 717-1 e, est exprtmé en dB, soit.

_n .f Dæa - IAit. w + ,

•Le niveau de pression acoustique normalisé LnAXdu bruit engendré par un appareil individuel de chauffage ou de climatisation d’un logement ne doit pas dépasser 35 dB(A) dans les pièces principales et 50 dB(A) dans la cuisine de ce logement. Lorsque la cuisine est ouverte sur une pièce principale, le niveau de pres­ sion acoustique normalisé L ^ du bruit engendré par un appareil individuel de chauffage du logement fonctionnant à puissance minimale ne doit pas dépasser 45 dB(A) dans la pièce principale sur laquelle donne la cuisine [40 dB(A) au 1erjanvier 2001],

wp c ai _057 ne concerne que les

je r rr relatif aux bruits aériens de ta norme NE EN ISO 717-1 e, es,

exprimé en dB, soit :

£

j S

o

^

r

D n î,A .t r = D n T ,W + '- t r

S

Isa j ,, Urnit de choc standardisé L nT,w est ? " est exprimé en dB.

. Le niveau de pression acoustique normal.se L^ t est eva ne se on norme NE S 31-057 (noté LeT) et est exprime en dB(A}. . La valeur de l’incertitude I est fixée à 3 dB pour les brmts aenens et bruits de choe, et à 3 dB(A) pour les brmts d équipement

•Le niveau de pression acoustique normalisé L ^ du bruit engendré par un équipement collectif du bâtiment (ascenseurs, chaufferies, transfor­ mateurs, surpresseurs d’eau, vide-ordures) ne doit pas dépasser 30 dB(A) dans les pièces principales et 35 dB(A) dans les cuisines de chaque logement. •Le niveau de pression acoustique normalisé LnATdu bruit engendré par une installation de ventilation mécanique en position de débit minimal ne doit pas dépasser 30 dB(A) dans les pièces principales et 35 dB(A) dans les cuisines de chaque logement.

17.2.6 Durée de réverbération de référence La durée de réverbération de référence des locaux de réception est fixée à 0,5 seconde à toutes fréquences.

17,3

Modalités d'application d e la réglementation

’ Les mesurages nécessaires à l’évaluation des indices uniques doivent être réalisés conformément aux méthodes décrites dans la norme NF S 31-057. 205 204

— ----------------------

-- -----

U

A PPL!C A Tl© iS

AUI

BÂTI M E i T S

D 'H A BITATlO i

L es p e r fo r m a n c e s q u e d o it re s p e c te r to u te n o u v e lle réa lisa tio n s o n t d é fin ie s d a n s les textes ré g le m e n ta ire s . L es a rrêtés rela tifs à la ré g le m e n ta tio n a c o u s tiq u e d es b â tim e n ts d ’h a b ita tio n p r é c is e n t n o t a m m e n t :

-

les v a leu rs m in im a le s d ’is o le m e n t a u b r u it a é rie n in t é r ie u r a u b â t im e n t ; les v a leu rs m in im a le s d ’is o le m e n t a u b r u it a é rie n e x t é r ie u r a u b â t im e n t ;

- les v a leu rs m a x im a le s d u n iv e a u d e p re s s io n d u b r u it d e choc.

À p a r t ir

d e ces v a leu rs u n iq u e s , le c o n c e p t e u r d o it d é fin ir la n a t u r e e t les ca ra ctéristiq u es

d es m a t é r ia u x à m e ttre e n œ u v r e p o u r re s p e c te r ces ex ig en ces.

18.1

Calcul d'une paroi séparatrice verticale

18.2

Calcul d'une paroi discontinue

18.3

Calcul d'une paroi horizontale

18.4

Calcul d'une surface absorbante

207

I I I APPLICATIONS AUX BÂTIMENTS D'HABITATION APPLICATIONS AUX BÂTIMENTS D'HABITATION

18,1 Calcul d'une paroi séparatrice verticale

S e lo n la r é g l e m e n t a t i o n e n v ig u e u r , l'is o le m e n t a c o u s t i q u e i n t e r n e D „T A e n t r e u n e p i è c e p r i n c i p a le d ' u n l o g e m e n t e t u n lo c a l d 'u n a u t r e lo g e m e n t d o it ê t r e é g a l o u s u p é r i e u r à 5 3 dB. Sach an t que :

Connaissant la valeur minimale de l’isolement acoustique standards que doit procurer une paroi séparatrice vis-à-vis des bruits aériens il esî possible de calculer 1 indice d’affaiblissement acoustique de l’élément de cloison répondant à cette exigence, eiement de

R = D nT- 1 0 lo g 0 , 3 2 ^ Sp

L ' in d ic e d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e p o n d é r é R A e s t d o n c é g a l à :

Ra = DnT,A-

S o it :

RA =

5 3 -1 0

1 0 lo g 0 , 3 2 X

lo g 0 , 3 2 x 5 2

-’P

=

5 3 -1 0

lo g

1 ,6

standardisé est donné par ia re,a,M” L ' in d ic e d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e p o n d é r é R A d e la p a r o i s é p a r a t r i c e d o it d o n c ê t r e

DnT = Db+ 10 log — 5 0,5 Soit en appliquant la formule de Sabine : d „t

= Dk+ 10 log

s u p é rie u r o u é g a l à :

53 — 2 = 5 1

S o it :

RA > 51 d B

C e tte

» Db+ 10 log 0,32 ï

v a le u r d ' i n d i c e

dB.

d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e

p o n d é ré

co rre sp o n d

à c e lle

d 'u n

é l é m e n t d e c lo is o n e n b é t o n d e 1 4 c m d ' é p a is s e u r .

w ^ o p ^ “ b« r ent acous,ique est évaiué àpartir de ia re,a,i°” R = Db- 10 log ^ D’où :

Db = R + 10 log — Sp

La relatlon donnant l’isolement acoustique standardisé devient alors : DnT = R + 10 log à + io log 0,32 6p A Soit :

18.1.1

Rem arque concernant les transm issions latérales

Le calcul de l’indice d’affaiblissement acoustique pondéré de l’exemple précédent est correct dans la mesure où l’influence des transmissions indirectes est négligeable. En pratique ces transmissions pénalisent plus ou moins fortement l’isolement entre locaux. La dégradation de l’isole­ ment dépend principalement de la constitution des parois latérales et de leur mode de raccordement avec la paroi séparatrice. L’incidence sur l’isolement est évaluée au moyen d’un facteur global « a ». L’isolement acoustique standardisé est alors donné par la relation :

DnT = R + 10 ^log à + iog o;32 £ ) DnT,A = (RA+ 1 0 log 0,32 ^ ) - a DnT = R + 10 log ^

D ou:

x 0,32

DnT = R + 10 log 0,32 —

L mdlce d’affaiblissement acoustique recherché est donc égal à : R = DnT- 10 log 0,32 ~ (V

: volume du local de réception ; SP: surface de la paroi séparatrice.)

ÜM EtCZZ: Calcul de l'indice d'affaiblissement acoustique de la paroi séparant les nièces pnnc,pales de deux logements contigus séparant les pièces

s ï ï i i s , : r oséK Wen,,ques h dispœées seion » a« * “ v i r r d“ P,è“ S:l0"9” Ur L = 5 m ;,a'9“ r1= 4 -1 tuteur 1 ,2,5 m

Volume d une piece : V = L x I x H = 5 x 4 x 2 ,5 = 50 m3 - Surface de la paroi séparatrice : SP = I x H = 4 x 2,5 = 10 m2.

Selon les différents cas de figures possibles, la valeur de a est comprise entre de 0 et 7 dB : •0 dB lorsque les parois latérales sont beaucoup plus massives que la cloison séparatrice ; •5 dB lorsque les parois latérales et la cloison séparatrice sont solidaires et de même masse ; •7 dB lorsque les parois latérales sont beaucoup moins massives que la cloison séparatrice. En supposant, dans l’exemple précédent, que le facteur a soit égal à 5, Ra serait alors égal à : Ra = ^53 - 10 log 0,32 x | ) + 5 = (5 3 -1 0 log 1,6) + 5 = 56 dB Cette valeur d’indice d’affaiblissement acoustique pondéré correspond à celle d’un élément de cloison en béton de 18 cm d’épaisseur. 209

||3 APPLICATIONS AUX BÂTIMENTS D'HABITATION

APPLICATIONS AUX BÂTIMENTS D'HABITATION E

L

18.2 Calcul d'une paroi discontinue

L ' in d ic e d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e m in im u m Rv =

1 0 lo g 1

=

tV

1 0 lo g

d e la s u r f a c e v it r é e e s t d o n c é g a l à : v_ ... g...

tm3p—IfopM RM

Rm

Connaissant la valeur minimale de l’isolement acoustique standardisé que doit procurer une paroi discontinue vis-à-vis des bruits aériens, il est possible de calculer les indices d’affaiblissement acoustique des dif­ férents constituants. L’opération consiste à : - déterminer l’indice d’affaiblissement acoustique pondéré RA ou RAt de la paroi discontinue ; ' tr - choisir les différents constituants de sorte que l’indice d’affaiblissement acoustique moyen Rmrésultant de la combinaison soit supérieur ou égal à Ra o u Ra tr. Le calcul de l’indice d’affaiblissement acoustique moyen Rmest effectué au niveau des quantités d’énergie transmises. Il est donné par la relation suivante (développée au § 8 . 3 ) :

Sach an t que :

10

i m=

10

Rv =

1 0 lo g

10

et

S p x 10

H

*10

SMx 1 0

L ' in d ic e d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e v is - à - v is d e l ' e s p a c e e x t é r ie u r R M d e la p a r o i d e b é to n d e 1 4 c m d 'é p a is s e u r e s t d e 4 7 d B .

Rv =

S o it :

1 0 l o g -------------------^

= 2 2 '8 5 d B

^12,5 x 10 10j - ^ 9 , 5 x 10 10j

L ' in d ic e d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e p o n d é r é v is - à - v is d e l' e s p a c e e x t é r ie u r d e la p a r t ie v it r é e d o it d o n c ê t r e s u p é r i e u r o u é g a l à 2 3 d B . C e t t e v a le u r c o r r e s p o n d à c e lle d 'u n

Rm = lO log----- ^

v it r a g e s im p le d e 4 m m d ' é p a is s e u r .

S S x 10~10

L e c a lc u l n e t ie n t p a s c o m p t e d ’é v e n t u e lle s d é g r a d a t i o n s d e l'is o l e m e n t lié e s à la p r é ­ se n ce

[exempLe

l Calcul de I indice d affaiblissement acoustique d'une surface vitrée

de

b o uches

d 'e n tré e

d 'a ir .

Pour co m p en ser ces

d é fa u ts

d ' i s o le m e n t ,

l'in d ic e

d 'a f f a i b l i s s e m e n t a c o u s t i q u e d e s v it r a g e s e s t g é n é r a l e m e n t c h o is i s u p é r i e u r à 2 6 d B .

S o it à d é t e r m i n e r le s c a r a c t é r i s t iq u e s d e l ' é l é m e n t d e f a ç a d e c o r r e s p o n d a n t a u x p i è c e s p r in c i p a le s d u c a lc u l p r é c é d e n t . L e s p i è c e s d o n n e n t s u r la f a ç a d e s e lo n le u r s l o n g u e u r s . L a p a r o i c o m p r e n d u n e s u r f a c e v it r é e d e 3 m 2. - V o lu m e d 'u n e p iè c e :

V

- S u r f a c e d e la p a r o i s é p a r a t r i c e :

= L

SP = L

x I x H= 5 x x H = 5 x 2 ,5

4

- S u r f a c e v it r é e :

Sv

- S u rfa ce m a ç o n n é e :

S M = S P - Sv = 1 2 ,5 -

x

2 , 5 = 5 0 m 3.

18.3 Calcul d'une paroi horizontale

= 1 2 , 5 m 2.

= 3 m 2. 3 = 9 ,5

m 2.

S e lo n la r é g le m e n t a t i o n e n v ig u e u r , I I s o le m e n t a c o u s t i q u e D nT A tr d ' u n e p i è c e p r in c i­ p a le v is - à - v is d e s b r u it s d e l' e s p a c e e x t é r ie u r d o it ê t r e s u p é r i e u r o u é g a l à 3 0 d B . L ' in d ic e d ' a f f a ib lis s e m e n t a c o u s t i q u e p o n d é r é R A tr e s t d o n c é g a l à :

RA.tr =

Soit :

D nT,A,t r - 1 0 lo g 0 , 3 2 ^

R Atr = 3 0 - 1 0 lo g 0 , 3 2

D 'o ù :

=

3 0 -1 0

lo g

1 ,3

= 3 0 - 1 ,1

= 2 8 ,9 dB

RA;tr > 2 9 d B

L ' in d ic e d ' a f f a ib lis s e m e n t a c o u s t i q u e d e la p a r t ie m a ç o n n é e é t a n t c o n n u , il f a u t d o n c d é t e r m in e r la v a l e u r m in im a le d e c e lu i d e la p a r t ie v it r é e . S o it T m le f a c t e u r d e t r a n s m i s s i o n m o y e n d e l ' é l é m e n t d e f a ç a d e . T m e s t te l q u e :

T

=

m

Tv Sy

+^m

S m

SP

( T v . f a c t e u r d e t r a n s m is s io n d e la s u r f a c e v it r é e S v ;

T M : f a c t e u r d e t ra n s m is s io n d e

la s u r f a c e m a ç o n n é e S M.) L e f a c t e u r d e t r a n s m is s io n c o r r e s p o n d a n t à la s u r f a c e v it r é e e s t é g a l à :

T

210

-

~ T MS M

Connaissant la valeur maximale admissible du niveau de pression du bruit de choc transmis dans une pièce d’habitation, il est possible de cal­ culer l’indice de réduction ALW du revêtement de sol ou de la dalle flottante permettant de respecter cette exigence. En effet, le niveau de pression standardisé est évalué à l’aide de la rela­ tion suivante (développée au § 11. 3) : Tr LnX = LP- 10 log — Or, la réduction du niveau de bruit de choc AL consécutive à la pose du revêtement de sol ou de la dalle flottante est égale à : AL = LP0 Lp Soit en exprimant LPen fonction du niveau de pression standardisé LnT: Tr AL = Lpo • JnT' 10 log 0,5 Et en remplaçant Tr par le développement de la formule de Sabine : 0,16 V Lp0- L nT- 10lOg AL 0,5 A 211

J H APPLICATIONS AUX BÂTIMENTS D'HABITATION

APPLICATIONS AUX BÂTIMENTS D'HABITATION H §

L’aire d’absorption équivalente A étant ramenée à 10 m2, la relation devient : AL = LP0 - LnT- 10 log 0,032 V = LP0- LnT- 10 [log 0,032 + log V] AL = LP0- LnT + 1 5 - 1 0 log V

Soit :

L’indice de réduction pondéré ALWest donc égal à : ALW= LPOjw—LnTi w + 15 —10 log V LP0>w : niveau de pression pondéré du bruit de choc relevé dans le local de réception, la dalle étant directement frappée par la machine à chocs ; LnX, w : valeur réglementaire maximale du niveau de pression pondéré du bruit de choc transmis dans le local de réception ; V : volume du local de réception. (exemple

1

Calcul de l'indice de réduction d'une dalle de S o it à d é t e r m i n e r l'in d ic e

de

r é d u c t io n

A

lw

b éton

d 'u n

re v ê te m e n t d e so l p e rm e tta n t d e

L’indice des transmissions latérales TL dépend de la nature des parois liées au plancher : •TL ~ 0, lorsque les parois sont massives et non rayonnantes ; •TL ~ 5, lorsque les parois rayonnantes sont doublées par un matériau souple ; •5 «£ TL =s 10, lorsque les parois sont légères et rayonnantes. Suivant l’exemple précédent, en supposant que le local de réception soit situé sous le plancher support et que les parois de ce local soient légères et rayonnantes, l’indice K serait alors égal à 0 et l’indice TL sensiblement égal à 7. L’indice ALW serait donc égal à : ALW= Lpo.w - LnTiW+15 - 10 log V + K + TL Soit: ALW= 78 - 58 +15 - 17 + 0 + 7 = 25 dB Cette valeur ne peut être obtenue que par la mise en œuvre d’une chape flottante ou d’une moquette.

lim it e r à la v a l e u r r é g le m e n t a ir e le n iv e a u d e b r u it d e c h o c r e le v é d a n s u n e p i è c e p r in ­ c ip a le

de

5 0 m 3. L e p l a n c h e r s u p p o r t e s t c o n s t i t u é

d 'u n e

d a lle

de

b é to n

de

1 4 cm

d ' é p a is s e u r . S e lo n la r é g le m e n t a t i o n

e n v ig u e u r , le n iv e a u d e p r e s s io n

p o n d é r é d u b r u it d e c h o c

s t a n d a r d is é L nXW p e r ç u d a n s u n e p i è c e p r in c i p a le n e d o it p a s d é p a s s e r 5 8 d B . O r , le

18.4 Calcul d'une surface absorbante

n iv e a u d e p r e s s io n p o n d é r é d u b r u it d e c h o c L P a w r e le v é s o u s u n e d a lle d e b é t o n n u e de

1 4 c m d ' é p a i s s e u r e s t e s t i m é à 7 8 d B . L ' in d ic e d e r é d u c t io n d u n iv e a u d e b r u it d e

c h o c p o n d é r é A L w d u r e v ê t e m e n t d e s o l d o it d o n c ê t r e s u p é r i e u r o u é g a l à : A L W = L P0 w — L nX w + 1 5 — 1 0 lo g V S o it :

ALW=

7 8 - 5 8 + 1 5 - 1 0 lo g 5 0 = 7 8 - 5 8 + 1 5 - 1 7 = 1 8 d B

C e t t e v a le u r e s t o b t e n u e a v e c u n r e v ê t e m e n t v in y li q u e a c o u s t iq u e .

18.3.1

Remarque concernant le mode de transmission du bruit de choc*• Le calcul de l’indice ALW de l’exemple ci-dessus est correct dans la mesure où : - le local de réception est situé juste au-dessous du plancher support ; - les transmissions latérales par les parois délimitant le local de récep­ tion sont négligeables. En pratique, le niveau de bruit de choc est dépendant de la position rela­ tive du local de réception et de la qualité des parois verticales. L’influence de ces paramètres est évaluée au moyen de l’indice de trans­ mission de jonction K et de l’indice des transmissions latérales TL. La relation permettant de calculer l’indice de réduction du bruit de choc pondéré devient : ALW—LPOiy/ —LnX> +15 —10 log V + K + TL L’indice de transmission de jonction K dépend de la position relative du local de réception : •K = 0, lorsqu’il est situé sous le local d’émission (axe vertical) ; •- 3 25 K 5s - 7, lorsqu’il est adjacent au local d’émission (axe horizontal ou diagonal) ; •- 5 2s K 2s - 10, lorsqu’il est éloigné du local d’émission (axe horizontal ou diagonal).

212

Connaissant l’aire d’absorption minimale que les parois délimitant une circulation commune doivent présenter, il est possible de déterminer les caractéristiques des matériaux absorbants à mettre en œuvre pour res­ pecter cette exigence. En effet, selon la réglementation, Faire d’absorption équivalente des revêtements acoustiques disposés dans les circulations communes inté­ rieures au bâtiment doit représenter le quart de la surface au sol de ces circulations. Or l’aire d’absorption équivalente est par définition (voir le § 6 . 1 ) égale à : A = Sa Par conséquent, connaissant la valeur de A, il suffit de choisir l’indice d’évaluation de l’absorption a w du matériau absorbant pour déterminer la surface S à traiter ou inversement décider de la valeur de S pour cal­ culer a w. ] Calcul de l'indice d'évaluation de l'absorption d'un matériau disposé sur des parois verticales S o it à d é t e r m i n e r l'in d ic e a w d u m a t é r ia u d is p o s é s u r d e u x p a r o is v e r t i c a le s a d j a c e n t e s d ' u n e c ir c u la t io n c o m m u n e a y a n t le s d i m e n s io n s s u iv a n t e s : lo n g u e u r L = 3 m ; la r g e u r I = 2 ,7 m ; h a u t e u r H = 2 ,5 m . La s u r fa c e a u so i e s t é g a le à : S = L X

I = 3 X

2 , 7 = 8 ,1 m 2

L 'a ir e d 'a b s o r p t i o n é q u iv a le n t e A d o it ê t r e s u p é r i e u r e o u é g a l e à S / 4 , s o i t . A > 2 ,1 m 2 L a s u r f a c e d e s p a r o is v e r t i c a le s r e c e v a n t le m a t é r ia u a b s o r b a n t e s t é g a l e à : S P = (L + 0 X

H = (3 + 2 , 7 ) X

2 ,5 = 1 4 m 2

L 'in d ic e d 'é v a lu a t io n d e l'a b s o r p t io n d u m a t é r ia u d is p o s é s u r le s p a r o is v e r t ic a le s e s t d o n c . O w = A / S = 2 ,1 / 1 4 = 0 , 1 5 C e t t e v a le u r d 'in d ic e d 'é v a lu a t io n d e l'a b s o r p t io n e s t c e lle o b t e n u e a v e c u n t e x t ile

mural.

213

19 VÉRIFICATIONS DE

LA

QUALITÉ

ACOUSTIQUE

L a ré g le m e n ta tio n éta b lie p a r le m in is tè re d e l’É q u ip e m e n t , d es T ra n s p o rts e t d u L o g e m e n t é n o n c e u n c e rta in n o m b r e d ’e x ig e n c e s à re s p e c te r e n m a t iè r e d ’a co u stiq u e. U n e d es p a rt ic u la rité s d e cette r é g le m e n ta tio n est q u ’elle laisse a u c o n c e p t e u r le so in d e d é fi n ir les m o y e n s à m e t tre e n œ u v r e p o u r y p a r v e n ir. C e tte o b liga tio n d e ré s u lta t n é c e s ­ site d o n c u n co n trô le, a p o s te rio ri très strict d es p e rfo rm a n c e s . P o u r év iter to u t litige, il est i m p é r a t if q u e ce co n trô le so it e ffe c tu é selo n u n e p r o c é d u r e p a r f a it e m e n t d éfin ie. P o u r cette ra iso n , la R é g le m e n ta t io n a c o u s tiq u e e x ig e q u e les m e s u re s n écessaires à la vérifica tio n d e la q u a lité a co u stiq u e d es lo gem en ts so ien t effectu ées s u iv a n t la n o r m e N F S 3 1 - 0 5 7 (a rticle 1 d e l’a rrê té r e la t if a u x m o d a lités d ’a p p lica tio n ), p u b lié e p a r l’A fn o r.

19.1

Objet et dom aine de la norme

19.2

Durée de réverbération de référence T0

19.3

Positionnem ent univoque du m atériel

19.4

Corrections dues au bruit de fond

19.5

Conditions générales de m esurage

19.6

Enregistrem ent des signaux

H

VÉRIFICATIONS DE LA QUALITÉ ACOUSTIQUE

19,1

O bjet e t domaine de la norme

La norme décrit les méthodes permettant le contrôle de la qualité d’iso­ lation acoustique des bâtiments d’habitation, le volume du local de réception étant compris entre 10 et 200 m3. Pour des volumes supérieurs à 200 m3, le mesurage de l’isolation doit être effectué selon les prescriptions de la norme NF S 31-054. La qualité d’isolation acoustique des bâtiments est quantifiée par les mesurages suivants : - isolement au bruit aérien entre locaux ; - isolement vis-à-vis du bruit de l’espace extérieur ; - niveau du bruit de choc ; - niveau de bruit des équipements. Les résultats des mesures sont exprimés sous forme de valeurs uniques.

19.2 Durée de réverbération de référence T n

VÉRIFICATIONS DE LA QUALITÉ ACOUSTIQUE H J

D’une façon générale, pour les relevés de mesure internes au bâtiment, le matériel est disposé sur une diagonale définie du local concerné. Le choix de cette diagonale est déterminé par la définition d’un angle de référence de la pièce, par lequel doit passer une extrémité de cet axe. •Dans le cas d’un contrôle d’isolement au bruit aérien entre locaux, l’angle de référence est déterminé en priorité dans la pièce d’émission ce qui en définit ainsi la diagonale utile. Côté réception, l’angle de référence et la diagonale associée sont déduits, par transposition, de la disposition retenue dans le local d’émission. De ce fait, les angles de référence respectifs se trouvent placés sur la même façade et l’orientation des diagonales associées sensiblement parallèle. L’angle de référence du local d’émission est situé : - dans l’angle opposé à la paroi de séparation et le plus proche de la façade, s’il s’agit d’un isolement horizontal ; - à droite en regardant la façade lorsque celle-ci est unique, dans l’angle formé par deux façades dans les autres cas, s’il s’agit d’un isolement vertical. L’emplacement du microphone sur les diagonales respectives est situé aux deux tiers de leur longueur, celle-ci étant mesurée à partir de l’angle de référence correspondant. La hauteur par rapport au sol est fixée à 1,5 m. La source de bruit est placée sur le sol du local d’émission en un point de la diagonale distant de 1 m de l’angle de référence. La figure 19.1 montre la disposition du matériel dans le cas d’un isole­ ment au bruit aérien horizontal entre locaux.

La durée de réverbération de référence T0 impliquée dans les mesurages normalisés est déterminée par le volume du local de réception : - pour un volume inférieur à 50 m3 : T0 = 0,5 s ; - pour un volume supérieur à 50 m3: T0 = t0 V/V0 (t0 = 1 s et V0 = 100 m3).

19.3 Positionnement univoque du matériel

La norme impose, pour une situation donnée, la disposition du matériel de mesure (microphone et source de bruit) de façon à minimiser les risques de dispersion. D’un point de vue purement théorique, cette procédure est pour le moins contestable, car les champs acoustiques sont rarement homo­ gènes. Cependant il est admis que, dans le cadre d’une simple vérification, l’erreur induite est négligeable. L’avantage apporté par cette clause est que le nombre de mesures se trouve réduit au minimum, ce qui simplifie d’autant la procédure et, par conséquent, procure un gain appréciable de temps. 216

Fig. 19.1 - Disposition du matériel dans le cas d'un contrôle d'isolement au bruit aérien horizontal entre locaux.

CEI VÉRIFICATIONS DE LA QUALITÉ ACOUSTIQUE

J

VÉRIFICATIONS DE LA QUALITÉ ACOUSTIQUE §J3

La figure 19.2 montre la disposition du matériel dans le cas d’un isole­ ment au bruit aérien vertical entre locaux.

Pour le relevé du niveau de pression régnant à l’extérieur du bâtiment, le microphone de mesure doit être placé à 2 m des parties les plus avan­ cées de la section de façade ou de toiture, correspondant au local testé. Lorsqu’une source artificielle de bruit est nécessaire, son emplacement doit être fixé à au moins 7 m du centre de la façade correspondant au local testé. •Pour un mesurage du niveau de bruit de choc (fig. 19.3), l’angle de référence du local de réception est situé à droite en regardant la façade lorsque celle-ci est unique, dans l’angle formé par deux façades dans les autres cas. L’emplacement du microphone est défini comme précédem­ ment aux deux tiers de la longueur de la diagonale, celle-ci étant mesurée à partir de l’angle de référence correspondant. La machine à chocs doit être installée au centre du local d’émission et parallèlement à la diagonale retenue côté réception.

Local 1 Façade

(Émission)

Machine à chocs

Paroi séparatrice horizontale Local 2

Fig. 19.2 - Disposition du matériel dans le cas d'un contrôle d'isolement au bruit aérien vertical entre locaux.

•Dans le cas d’un contrôle d’isolement au bruit aérien entre une circu­ lation commune et un local, l’angle de référence de la pièce de réception est celui qui est le plus proche de la porte donnant sur cette circulation commune. L’emplacement du microphone est défini comme précédem­ ment aux deux tiers de la longueur de la diagonale, celle-ci étant mesurée à partir de l’angle de référence correspondant. La source de bruit est installée dans la circulation commune, à une dis­ tance comprise entre 2 et 5 m de la porte d’accès. Le niveau d’émission doit être relevé face à cette porte, le microphone de mesure étant placé à 1 m de celle-ci et à plus de 0,5 m de toute paroi. * Dans le cas d’un contrôle d’isolement vis-à-vis des bruits de l’espace extérieur, l’angle de référence du local de réception est situé à droite en regardant la façade lorsque celle-ci est unique, dans l’angle formé par deux façades dans les autres cas. L’emplacement du microphone est défini comme précédemment aux deux tiers de la longueur de la diagonale, celle-ci étant mesurée à partir de l’angle de référence correspondant.

218

(Réception)

Vue en plan des locaux

Vue en coupe des locaux ►

Fig. 19.3 - Disposition du matériel dans le cas d'un mesurage du niveau de bruit de choc.

•Pour un mesurage du niveau de bruit des équipements, le microphone de mesure doit être placé au centre du local de réception concerné. •Lorsque ces dispositions ne sont pas réalisables, l’opérateur est invité à placer au mieux le matériel afin de respecter des conditions de mesu­ rage aussi proches que possible de celles imposées par la norme ; un 219

ES VÉRIFICATIONS DE LA QUALITÉ ACOUSTIQUE

schéma du positionnement doit alors être impérativement joint au procès-verbal d’essai.

19.4

Corrections dues au bruit de fond

Le bruit de fond est, par définition, tout bruit relevé aux emplacements de mesurage, autre que celui produit par la source artificielle. Son éva­ luation n’a d’intérêt que si elle est effectuée juste avant ou juste après le relevé du niveau de pression acoustique dû à la source de bruit. La source artificielle de bruit doit être suffisamment puissante pour que le niveau de pression qu’elle génère dans le local de réception soit supé­ rieur d’au moins 7 dB au niveau de bruit de fond et cela sur l’ensemble des bandes de fréquence. Si cette condition n’est pas respectée, il est admis que : - pour une différence comprise entre 5 et 7 dB, le niveau de pression dû à la source est égal à celui effectivement mesuré moins 1 dB ; - si la différence est inférieure à 5 dB, la mesure n’est pas significative, mais le résultat peut être malgré tout validé s’il satisfait aux exigences de qualité.

19.5 Conditions générales de mesurage

Les différents relevés de niveaux de pression doivent être effectués conformément aux prescriptions suivantes : - le sonomètre doit être conforme aux spécifications de la norme NF S 31-009 (classe 1) ; - le réglage de la constante de temps du sonomètre doit être en position « S » (lente) ; - le microphone de mesure doit être étalonné avant et après chaque série de mesurage ; - les filtres de bandes doivent être conformes à la norme NF C 97-010 ; - le réseau de pondération A doit être conforme aux spécifications de la norme NF S 31-009.

220

VÉRIFICATIONS DE LA QUALITÉ ACOUSTIQUE H

19.6

Enregistrement des signaux

Le relevé des niveaux de pression par bandes de fréquence nécessite une manipulation de l’appareillage de mesure relativement longue et complexe. Pour effectuer cette opération dans des conditions plus confortables que celles rencontrées sur le site, il est admis que les signaux délivrés par le sonomètre peuvent être enregistrés puis analysés ultérieurement en laboratoire. L’enregistrement des données n’est acceptable que si elles peuvent être restituées avec un minimum d’altération. Par conséquent, l’erreur consécutive au transfert enregistrement-lecture doit rester inférieure à ± 1 dB dans le domaine de fréquences considéré.

V

AN N EXES

Annexe 1 : Caractéristiques principales des m atériaux usuels (valeurs courantes) Annexe 2 : Coefficient d'absorption a (valeurs courantes par bande de fréquence et valeurs uniques) Annexe 3 : Indice d'affaiblissem ent acoustique R (valeurs courantes par bande de fréquence et valeurs uniques)

223

ANNEXES

1 Caractéristiques principales des matériaux usuels (valeurs ceurantes)

1.4

Divers

Masse volumique P (kg/m3)

Célérité longitudinale c, (m/s)

Fréquence critique unitaire fcu (Hz)

Facteur de perte

1 000 à 1 250

30 à 200

32 000 à 210 000

0,1 à 0,8

120 à 250

360 à 480

13 500 à 18 000

0,1 à 0,4

1 400

150

42 000

0,04

14 à 30

310 à 440

14 000 à 20 000

0,01 à 0,03

2 500

5 100

1 200

0,001 à 0,01

M atériaux

1,1

M atériaux de construction (gros œuvre) Caoutchouc Liège expansé Masse

Matériaux

volumique P (kg/m3)

Béton cellulaire

Célérité longitudinale c, (m/s)

Fréquence critique unitaire fcu (Hz)

Facteur de perte

0,015

Polystyrène expansé

600

1 900

3 400

Béton léger

1 300

1 800

3 600

0,012

Béton lourd

2 300

3 300

2 000

0,005 à 0,02

Brique

1 800 à 2 000

1 200 à 3 000

2 000 à 5 000

0,01 à 0,02

Plâtre

1 000

1 500

4 000

0,005 à 0,01

650

2 100

3 000

0,005 à 0,03

1 200

2 500

2 600

0,005 à 0,01

Plâtre alvéolé Plâtre cartonné

1.2

Bois et dérivés

Matériaux Chêne Sapin Contreplaqué Fibres compressées

1.3

Polychlorure de vinyle

Verre

Coefficient d'absorption a (valeurs courantes par b a n d e de fréquence et valeurs uniques)

2

2.1

Masse volumique P (kg/m3)

longitudinale

700 à 1 000

1 500 à 3 500

Célérité q (m/s)

Fréquence critique unitaire fcu (Hz)

Facteur de perte

1 900 à 4 000

0,01

M atériaux Béton lisse ou peint

400 à 550

1 600 à 3 200

2 000 à 4 000

0,04

600

3 200

2 000

0,01 à 0,04

2 800

2 300

0,01 à 0,03

700

M atériaux de construction (gros œuvre)

l Indicateur i LMH i 0,05 l ------------- !-------------------0,05 i

125

250

500

1K

2K

4IC

0,01

0,01

0,01

0,02

0,05

0,07

0,05

0,07

0,02

0,02

0,05

|

0,05

j

Brique brute

0,02

0,02

0,03

0,04

Brique peinte

0,01

0,01

0,02

0,02

lXw

Enduit sur mur lourd

0,02

0,03

0,03

0,03

0,03

0,04

Parpaing brut

0,02

0,02

0,03

0,04

0,05

0,07

Plâtre peint

0,01

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

125

250

500

1K

2K

4K

0tw

[

Carreaux plastiques

0,02

0,02

0,04

0,03

0,02

0,02

0,05

l

Marbre

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,05

i |

H H

0,05 1 ------------- 1------------------0,05 l

Métaux 2.2 Masse volumique P (kg/m3)

Célérité longitudinale

Acier

7 800

Aluminium

2 700

Bronze

8 500

3 500

1 800

0 ,M 0 3 à 10-3

Matériaux

Fréquence critique unitaire fcu (Hz)

Facteur de perte

5 400 à 6 100

1 000 à 1 200

0,01-10 3 à 0 ,M 0 " 3

4 700 à 5 500

1 200 à 1 300

0,1-10-3

c, (m/s)

Revêtem ents de sol

M atériaux

Moquette

0,05

0,10

0,25

0,40

0,60

0,70

0,30

Cuivre

8 900

3 700

4 000

2-10 3

Moquette sur thibaude

0,10

0,20

0,50

0,60

0,80 1

0,80

0,50

]

Plomb

11 000

1 250

4 800

15-10 3

Parquet collé

0,04

0,04

0,07

0,07

0,07

0,07

0,10

|

Zinc

7 100

1 400

0,08

0,07

0,10

l

224

4 500

0,3-10'3

Parquet sur lambourdes

0,20

0,15

0,12

0,10

Indicateur LMH

L

22 5

ANNEXES

J

2.3 Divers

Porte plane Vitrage (verre ordinaire)

125

250

500

1K

2K

4K

„

0,05

0,04

0,03

0,03

0,03

0,03

0,05

0,30 0,35

0,20

0,20

0,25

0,18

0,10 0,12

0,04

0,07 0,07

0,04

1 Indicateur

“w |

0,10

LMH

[ 1

L

r*

Bois verni

Constitution (h-mm, ms-kg/m2)

O O

Matériaux

2.4 M atériaux absorbants

M atériaux

ANNEXES

125

125

250

500

lIC

2K

4K

R „«

Rroute

Ra

R a, tr

Brique plâtrière (110, 90)

29

35

35

43

45

50

41,0

37,7

40

38

Brique creuse (60, 45)

28

27

28

30

34

38

31,7

Brique creuse (150, 160)

33

38

42

46

51

49

45,5

Carreau de plâtre (70, 70)

28

31

30

38

42

46

36,6

Parpaing plein enduit (220, 440)

43

51

58

64

70

74

60,5

Plâtre alvéolé (120, 95)

33

33

32

40

46

47

38,8

125

250

500

1K

2K

4K

Rrose

Rroute

Ra

R a,„

31 42,1

45

42

36 55,0

59

55

38

3.2 Parois doubles

250

500

1K

2K

4K

cxw

i Indicateur

1

LMH

i

Constitution (h-h’-h" mm, ms kg/m2)

Diaphragme (CP de 5 à 50 du mur)

0,47

0,34

0,30

0,11

0,08

0,08

0,10

1 i i

L

Brique-fibre-plâtre (125-20-65, 200)

52

48

53

56

61

70

56,9

53,5

56

54

Draperie contre mur

0,04

0,05

0,11

0,18

0,30

0,44

0,15

1

H

56

57

63

62

64

73

63,7

61,2

63

61

Laine de verre 50 mm

0,39

0,45

0,56

0,59

0,61

0,55

0,60

i

Brique-laine-brique (215-50-60, 320)

Liège aggloméré

64

73

80

74,6

68,8

74

69

0,22

0,22

57

93

0,26

0,20

0,20

0,20

i

L

Brique-laine-brique (350-300-350, 1 350)

86

0,15

Mousse audio 50 mm

0,15

0,27

0,63

0,91

1,03

1,06

0,55

46

49

58

68

74

55,4

51,4

54

52

0,10

0,30

0,50

0,80

0,75

0,65

0,55

Brique-laine-plâtre (65-40-5 0 , 130)

47

Rideau de velours Tôle perforée (sur 30 mm de laine)

41

55

65

72

66

52,5

52

0,33

0,56

0,79

0,65

0,45

0,55

Plâtre alvéolé-laine-plâtre (70-40-13, 52)

34

0,26

Plâtre-laine-plâtre (70-40 -1 3 , 110)

41

43

55

68

78

82

55,9

55

Plâtre-laine-plâtre (70-40-50, 160)

48

46

57

66

77

86

59,0

58

125

250

500

1K

2K

4K

Rrose

Cloison légère plâtre/carton (60, 32)

21

23

28

30

28

36

29,2

28

Cloison légère plâtre/polyester (60, 23)

26

22

33

37

35

38

33,2

33

Porte palière (40, 25)

28

28

31

28

25

30

27,5

MH l 1

M

[

3 Indice d'affaiblissement acoustique R (valeurs courantes par bande de fréquence e t valeurs uniques!

Constitution (h m m , m s kg/m2)

3.1 Parois sim ples

Constitution (h-mm, ms-kg/m2)

125

250

500

1K

2K

4K

Rrose

Rroute

Ra

Ra, tr

Béton (80, 190)

32

32

43

50

56

58

44,6

39,1

44

40

Béton (140, 330)

36

43

48

56

58

60

51,9

47,1

51

47

Bois aggloméré (alvéolé + sable) (50, 50)

3.3 Divers

26

32

37

39

39

41

38,2

38

Bois aggloméré alvéolé (70, 27)

24

28

29

26

35

36

30,0

Brique plâtrière (50, 40)

27

31

32

34

39

44

35,9

35

Brique plâtrière (70, 60)

33

34

29

38

44

48

36,5

35

29

Porte isoplane (40, 23)

29

26

31

22

26

34

25,9

Vitrage (8, 20)

28

28

31

31

28

38

30,6

Vitage double (4-6-4, 25)) Vitrage double (6-13-8, 36)

27 31

22 28

25 31

36 36

38 33

37 38

Rroute

27,5

Ra

T.

RA.tr

27

25 29,6

30

30

31,1

27,7

30

28

33,8

32,0

33

32

R est exprimé en dB, Rrose et Rrouteen dB(A) et RAet RA,tr en dB. 227

2 26

BIBLIO G RAPH IE

Ouvrages Collectif, L iv re d es te c h n iq u e s d u so n (l e ), Éditions Fréquences, 1987. Collectif, N R A F ic h e s d ’a c c o m p a g n e m e n t , Ministère du Logement, 1995. Delebecque (R.) et Romagnoli (J.), Iso la tio n A c o u s tiq u e , Delagrave, 1978. Ginn (K. B.), A rc h ite c t u ra l A co u stics, Brüel & Kjaer, 1978. Hamayon (L.), R é u s s ir l ’a c o u s tiq u e d ’u n b â tim e n t, Le Moniteur, 1996. Hassall (J.R.) et Zaveri (K.), A c o u s tic N o is e M e a s u r e m e n t , Brüel & Kjaer, 1979. Lamoral (R.), A c o u s tiq u e e t A rc h it e c t u r e , Masson, 1975. Leipp (E.), A c o u s t iq u e e t M u s iq u e , Masson, 1984. Meisser (M.), P r a t iq u e d e l’a c o u s tiq u e d a n s le b â t im e n t (l a ), Eyrolles, 1978. Pujolle (J.), P ra tiq u e d e l’isolation a co u s tiq u e d es b â tim e n ts (l a ), Le Moniteur, 1978. Service acoustique CSTB, N R A E x e m p le s d e so lu tio n s, CSTB, 1995. Zwicker (E.) et Feldtkeller (R.), P sy ch o a co u stiq u e, Masson, 1981. Normes NF S 31-057, Afnor, 1982. NF EN ISO 717-1, Afnor, 1997. NF EN ISO 717-2, Afnor, 1997. NF EN ISO 11-654, Afnor, 1997. Réglementation Arrêtés du 28 octobre 1994, ministère du Logement. Arrêtés du 30 juin 1999, ministère de l’Équipement, des Transports et du Logement.

229

INDEX

A

c

Absorption, 72

Caoutchouc, 225

Acier, 224

Chambre d'essai, 136

Affaiblissement acoustique, 112, 122, 133 - dalle flottante, 132

Chambre réverbérante, 73

Aire d'absorption équivalente, 73, 177, 203, 213 Aluminium, 224

Champ diffus, 68 Champ direct, 68, 84 Champ réverbéré, 68, 84 Champ sonore, 84

B Bande, 35 Bande d'octave, 36 Bande de tiers d'octave, 36 Béton, 224, 226 Béton lisse, 147 Bois, 224, 226 Brique, 113, 224, 226

Coefficient d'absorption, 73, 198, 225 -béton, 225 - brique, 225 - matériau, 72, 74, 148 - matériau absorbant, 226 - parpaing, 225 - plâtre, 225 - revêtement de sol, 225 Coefficient de directivité, 87 Courbes de pondération, 38 Courbes isosoniques, 33 Cuivre, 224

Bronze, 224 Bruit, 165 Bruit aérien, 128, 140, 182, 203, 218

D

Bruit blanc, 50, 51 Bruit d'équipement, 178 Bruit d'impact, 129, 133, 177 Bruit de choc, 212, 219 - normalisé, 135 - standardisé, 135, 136

Dalle de béton, 128 - indice d'affaiblissement acoustique, 167, 191 - indice de réduction, 212 Dalle flottante, 131, 132, 137, 196

Bruit de fond, 220

Diagramme de directivité d'une source sonore, 45

Bruit rose, 51, 52, 165

Distance critique, 85 Double paroi, 116 Durée de réverbération, 216

231

INDEX

J

Indice global pondéré, 182

Niveau de pression acoustique normalisé, 178,

Plomb, 224 Polychlorure de vinyle, 225

Ébranlement, 19, 21

Indice d'isolement acoustique standardisé pondéré, 189

204 Niveau de pression global pondéré, 162, 196

Polystyrène expansé, 225

Efficacité normalisée, 171

Indice unique, 155

Niveau de pression normalisé, 170

Pondération, 39

Intensité acoustique, 42

Pression acoustique, 15, 31, 54, 55

Intensité sonore, 31, 32

Niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé, 193

Isolement acoustique, 142, 163

Niveau sonore, 85, 87

E

F

-

Facteur de transmission, 92 Fechner, 30 Filtre de pondération, 38

au bruit aérien, 143, 177, 189 brut, 146 normalisé, 141, 164 standardisé, 141, 146, 149, 189, 208, 210 standardisé pondéré, 203, 205

Fletcher, 33 Formule d'Eyring, 76 Formule de Millington, 77

Nœud, 26 Normalisation, 155 Normes, 155, 158, 216 - bruit aérien, 159 - bruit de choc, 159

Fréquence - critique, 109, 119 - de coïncidence, 108 - de résonance, 110 -fondamentale, 49 - harmonique, 49 - limite, 36 - médiane, 36

L

Notations, 7

Hauteur tonale, 34

Liège, 225, 226

Loi du seuil différentiel (loi de Weber), 30 Longueur d'onde, 20

M

Réverbération, 68, 73, 78, 80, 81

Octave, 35 -

analyse spectrale, 48 propagation, 13 réflexion, 65 vitesse, 14

Onde stationnaire, 24, 119

Marbre, 225

Oreille, 28

Masse surfacique

101, 104, 106, 166, 191, 226 - cloison légère, 227 - dalle de béton, 167, 191 - paroi double, 227 - paroi séparatrice, 101 - paroi simple, 226 - porte palière, 227 -vitrage, 227

Métaux, 224 Mouvement vibratoire, 16, 18, 23 Munson, 33

P

Indice de réduction - dalle de béton, 212

232

Paroi -affaiblissement acoustique, 123 - discontinue, 99 - double, 116 - indice d'affaiblissement acoustique, 121 - masse surfacique, 125 - séparatrice, 99

Parpaing, 227

N

Indice d'efficacité aux bruits de choc, 171

Niveau de pression, 16, 32, 54, 59, 97, 178 - répartition spectrale, 58

S Sabine, 72 Seuil d'audibilité, 31 Seuil de la douleur, 31 Seuil différentiel, 30 Son

Matériaux usuels

Indice d'affaiblissement acoustique, 93, 95,

Revêtement de sol, 130, 203

Onde acoustique, 13, 14, 48, 65

Machine à chocs normalisée, 133

- célérité, 224 - facteur de perte, 224 -fréquence critique unitaire, 224

R

Résonance, 110, 117

O

Loi de Fechner, 30

- d'une cloison, 105 - d'une paroi double, 125

I

Qualité d'isolation acoustique, 216

Réglementation, 175, 176, 202

Laine de verre, 75, 198, 226

Onde progressive, 21

H

Qualité acoustique des logements, 179

Normes européennes, 182

Formule de Pujolle, 77 Formule de Sabine, 73

Q

Parquet, 225 Phone, 33 Plancher, 128, 204 Plâtre, 95, 109, 224, 227

- composé, 49 - propagation, 12 - pur, 48 -transmission, 12

Sonie, 33 Source acoustique, 43 Source directive, 86 Source linéaire, 46 Source ponctuelle, 45 Symboles, 7 Système masse-ressort, 117

INDEX

T

w

Temps de réverbération, 68, 73, 78, 81, 97

Weber, 30

Terme d'adaptation, 184, 192

Z V

T A B L E D E S M A T IÈ R E S

Zinc, 224 Valeur unique, 154, 158, 162, 182 Ventre, 26 Verre, 225

1

Notations..............................................................................................................

7

P R I N C I P E S F O N D A M E N T A U X D E l ' A C O U S T I Q U E .....

9

MOTIONS DE BA SE ............................................................................................

11

Nature vibratoire du son.....................................................................................

12

Propagation du son .............................................................................................

12

Célérité du s o n .....................................................................................................

13

Pression acoustique.............................................................................................

14

Niveau de pression (en dB) ................................................................................

15

Mouvements vibratoires....................................................................................

16

M o u v e m e n t v i b r a t o i r e p é r i o d i q u e ...........................................................................................................................

16

M o u v e m e n t v ib ra t o ir e s in u s o ïd a l

18

............................................................................................................................

É b r a n l e m e n t ..................................................................................................................................................................................

18

L o n g u e u r d ' o n d e ......................................................................................................................................................................

20

O n d e p r o g r e s s i v e ......................................................................................................................................................................

31

R é f le x io n

31

..........................................................................................................................................................................................

C o m p o s it io n d e m o u v e m e n t s v ib r a t o ir e s

........................................................................................................

33

...............................................................................................................................................................

34

PERCEPTION AUDITIVE .................................................................................

27

Système auditif.....................................................................................................

28

A n a t o m i e d e l ' o r e ill e

28

O n d e s s ta t io n n a ir e s

2

P ro c e ssu s

...........................................................................................................................................................

d e l'a u d it io n

....................................................................................................................................................

29

235

TABLE DES MATIÈRES

TABLE DES MATIÈRES

Sensations sonores .....................................................................................................................................

29

Loi du seuil différentiel (seuil de Weber) ..........................................................................................

30

Loi de Fechner ...................................................................................................................................................

30

Théorie de S te v e n s...........................................................................................................................................

30

Sensation d'intensité .......................................................................................

Calcul du niveau de pression global pondéré A ..............................................

60

P R O P A G A T IO N D 'U N E O N D E A C O U S T IQ U E ....................................

63

31

Champ libre...........................................................................................................

64

Courbes isosoniques ......................................................................................................................................

32

Réflexion ..............................................................................................................

65

Sonie relative ......................................................................................................................................................

33

Propagation en espace clos ...............................................................................

66

Premières réflexions................................................................................................ Source image ......................................................................................................... Champ diffus ......................................................................................................... Champ réverbéré.................................................................................................... Temps de réverbération .......................................................................................... Répartition du champ direct et du champ réverbéré..............................................

66 66

T H É O R IE D E L A R É V E R B É R A T IO N ......................................................

71

Formule de Sabine................................................................................................

72

Coefficient d'absorption a ..................................................................................... Coefficient d'absorption moyen a m........................................................................ Temps de réverbération Tr ..................................................................................... Mesure en laboratoire du coefficient d'absorption a d'un matériau.........................................................................................................

72 72 73

Autres formules ...................................................................................................

76

Formule d'Eyring .................................................................................................... Formule de Millington ............................................................................................ Formule de Pujolle .................................................................................................. Choix d'une formule...............................................................................................

76 77 77 77

Calcul du temps de réverbérationd'un local....................................................

78

Méthode .................................................................................................................

78

Mesure du temps de réverbération ..................................................................

80

Durée de réverbération ........................................................................................... Mode opératoire ....................................................................................................

80 81

N IV EA U SO N O R E EN E S P A C E C LO S ....................................................

83

Sensation de hauteur tonale ..................................................................................................................

34

Échelle de hauteur ...............................................................................................................................................

34

Courbes de pondération ........................................................................................................................

3

37

S O U R C E S S O N O R E S ........................................................................................................................

41

Puissance et intensité acoustique...................................................................................................

42

Source ponctuelle .......................................................................................................................................

43

6

Directivité ...............................................................................................................................................................

44

Coefficient de directivité .................................................................................................................................

44

Indice de directivité .........................................................................................................................................

45

Diagramme de directivité ...............................................................................................................................

4

5

45

Source linéaire ................................................................................................................................................

46

Source idéale plane ....................................................................................................................................

47

Spectre de l'onde sonore .......................................................................................................................

48

Son p u r ...................................................................................................................................................................

48

Son composé .....................................................................................................................................................

49

Bruit blanc ...........................................................................................................................................................

50

Bruit rose ..............................................................................................................................................................

51

N I V E A U D E P R E S S I O N A C O U S T I Q U E ......................................................................

53

Pression acoustique....................................................................................................................................

54

Niveau de pression ....................................................................................................................................

54

7 Niveau de pression résultant

de la juxtaposition de deux ondes

236

...............................................................................................

55

Cas particulier où les pressions p, et p2 sont égales .................................................................

56

Sommation de deux niveaux de pression ..............................................................................

56

Abaque de composition de deux niveaux de pression ...............................................

58

Spectre du niveau de pression .........................................................................................................

58

Niveau de pression global pondéré .............................................................................................

60

Intensité du champ direct................................................................................... Intensité du champ réverbéré ........................................................................... Intensité du champ sonore ................................................................................ Cas d'une source directive .................................................................................

67 68 68 68

73

OA

OA

84 86

Mesure du niveau sonore en espace clos .................................................... Calcul du niveau moyen de pression ......................................................................

88

237

TABLE DES MATIÈRES

8

9

10

TABLE DES MATIÈRES

J

Comportement relatif aux bruits d'impact......................................................

129

Revêtement de sol .................................................................................................. Dalle flottante ........................................................................................................

130 131

Mesure des bruits d'impact ...............................................................................

133

Machine à chocs normalisée .................................................................................. Niveau de pression du bruit de choc normalisé ..................................................... Niveau de pression du bruit de choc standardisé...................................................

133 135 135

Indice de réduction du niveau de bruit de choc A L .........................................

136

Chambre d'essai .....................................................................................................

136

IS O L E M E N T R E L A T IF AU B R U IT A É R IE N .........................................

139

Mode de transmission des bruits aériens.........................................................

140

Isolement brut .....................................................................................................

140

Isolement normalisé et isolement standardisé ...............................................

141

Isolement normalisé................................................................................................ Isolement standardisé .............................................................................................

141 141

Méthode de mesure de l'isolement ..................................................................

142

Évaluation d'un isolement acoustique brut ....................................................

146

Évaluation d'un isolement acoustique standardisé ........................................

149

R É G L E M E N T A T I O N E T N O R M A L I S A T I O N ....................

151

LE CONCEPT DE VALEUR UNIQUE

153

Domaine d'application ..............................

154

H 9

Principe d'élaboration ...............................

154

120

Réglementation ..........................................

155

T R A N S M I S S I O N D 'U N E O N D E S O N O R E

À T R A V E R S U N E P A R O I S É P A R A T R IC E ............................................................

91

Facteur de transmission...................................................................................

g2

Indice d'affaiblissement acoustique

............................................................................................

93

Mesure en laboratoire de l'indice d'affaiblissement acoustique R ...................................

95

Conversion des valeurs de l'indice R (tiers d'octave en o c ta v e ).........................................

98

Cas des parois discontinues ...............................................................................................................

99

Méthode de calcul .........................................................................................................................................

101

A F F A I B L I S S E M E N T A C O U S T IQ U E D 'U N E P A R O I S I M P L E ................................................................................................................

103

Loi expérimentale de masse................................................................................................................

104

Loi expérimentale de fréquence ....................................................................................................

106

Fréquence critique ..............................................................................................

107

Fréquence de résonance.....................................................................................

110

Évaluation de l'affaiblissement acoustique ..........................................................................

112

M étho d e...............................................................................................................................................................

112

Optimisation........................................................................................................

H 3

P A R O I D O U B L E .....................................................................................................................................

11 5

Principe..................................................................................................................

116

Résonance de la paroi double...........................................................................

117

Ondes stationnaires............................................................................................

118

Fréquences critiques ........................................................................................... Indice d'affaiblissement acoustique moyen .........................................................................

12

13

M étho d e...............................................................................................................................................................

120

Calcul rapide de R ...........................................................................................................................................

121

Normalisation .............................................

155

Évaluation de l'affaiblissement acoustique ..........................................................................

122

Méthode d'évaluation...............................

157

M étho de...............................................................................................................................................................

122

N o r m e s f r a n ç a is e s

Optimisation........................................................................................................

124

P A R O I S É P A R A T R I C E H O R I Z O N T A L E ....................................................................

127

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION FRANÇAISE

161

Comportement relatif au bruit aérien ........................................................................................

1 28

Méthode de calcul...........

162

Paroi simple ........................................................................................................................................................

128

N iv e a u d e p r e s s io n

Paroi double ......................................................................................................................................................

129

Is o le m e n t a c o u s t iq u e g lo b a l

N o r m e s e u r o p é e n n e s ............................................................

14 11

I 238

...................................................................

.....................

157 158

162 163

239

TABLE DES MATIÈRES

15

«

table des matières

Isolement acoustique normalisé DnAT ..............................................................

1 64

Indices d'affaiblissement acoustique Rrose et Rroute.........................................

16g

Niveau de pression acoustique normalisé Ln flî...........................................................

1 70

Efficacité normalisée aux bruits de choc A L ....................................................

^71

SYN TH ÈSE DE LA RÉGLEMENTATION ACOUSTIQUE DITE « NRA » .......................................................................................................

175

Thèmes développés dans les deux arrêtés du 28 octobre 1994....................................................................................

176

Exigences en matière de performances acoustiques ....................................

177

Isolement acoustique au bruit aérien interne (DnAT) .................................... ;......... Isolement acoustique aux bruits de l'espace extérieur (DnAT) ................................. Aire d'absorption équivalente (A) .......................................................................... Niveau de réception des bruits d'impact (bruit perçu LnAT) .................................... Bruit d'équipement (LnAT) ............................................".......................................... Durée de réverbération de référence .....................................................................

177 177 177 177 178 173

Modalités d'application de la réglementation ............................................... Sources de bruit.................................................................................... Vérification de la qualité acoustique......................................................................

179

VALEURS UNIQUES SELON LA NORMALISATION EUROPÉENNE ..................................

Modalités d'application de la réglementation ................................................

204

APPLICATIONS AUX BÂTIMENTS D'HABITATION

207

Calcul d'une paroi séparatrice verticale...................................

208

Remarque concernant les transmissions latérales ..........................

209

Calcul d'une paroi discontinue ..................................................

210

Calcul d'une paroi horizontale ..................................................

211

Remarque concernant le mode de transmission du bruit de choc ..

212

Calcul d'une surface absorbante ...............................................

213

VÉRIFICATIONS DE LA QUALITÉ ACOUSTIQUE

215

Objet et domaine de la norme.............................................

216

Durée de réverbération de référence T0 ............................

216

Positionnement univoque du matériel .............................

216

Corrections dues au bruit de fond ....................................

220

Conditions générales de mesurage

220

Enregistrement des signaux

221

132

Évaluation de l'indice global pondéré ............................................................ Calcul du terme d'adaptation......................................................................... Spectres sonores étendus...................................................................................

132 134 135

Isolement acoustique standardisé pondéré DnT Aet DnT Atr..........................

189

Indices d'affaiblissement acoustique RA et RA .................................................

191

ANNEXES ................................................................

Niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé L'nT, W

1\

Caractéristiques principales des matériaux usuels (valeurs courantes)...................................................

Indice d'évaluation de l'absorption

240

181

19

203 203 203 204 204

Méthode d'évaluation.............................................................................

...................................

Réduction du niveau de bruit de choc pondéré AL^, ....................................

1?

17g 179

18

Isolement acoustique aux bruits de l'espace extérieur (DnTAtr) ............................. Aire d'absorption équivalente (A)........................................................................... Isolation des parois horizontales (bruit perçu l'nT w) ............................................... Bruit d'équipement (LnAT) ....................................................................................... Durée de réverbération de référence......................................................................

195

...........................................................

197

SYNTHÈSE DE LA RÉGLEMENTATION ACOUSTIQUE A C T U E L L E ...........................................................................

201

Thèmes développés dans les deux arrêtés du 30 juin 1999...................................................................................

202

Exigences en matière de performances acoustiques ....................................

203

Isolement acoustique au bruit aérien interne (DnT A) ..............................................

203

Matériaux de construction (gros œuvre)..................... Bois et dérivés ............................................................ Métaux........................................................................ Divers .......................................................................... Coefficient d'absorption a (valeurs courantes par bande de fréquence et valeurs uniques)........ Matériaux de construction (gros œuvre)..................... Revêtements de sol..................................................... Divers .......................................................................... Matériaux absorbants .................................................

223

224 224 224 224 225

225 225 225 226 226

241

TABLE DES MATIÈRES

Indice d'affaiblissement acoustique R (valeurs courantes par bande de fréquence et valeurs uniques) Parois simples ..................................................................................... Parois doubles...................................................................................... Divers .................................................................................................. Bibliographie

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N° 300484V - Dépôt légal : Octobre 2001