090423 Cours Acoustique Batiment - CHAP02 - Reverberation Et Absorption Acoustique - Slides Complets

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1 Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02 Acoustique du Bâtiment Ing. M. Van Damme [email protected]

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1Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Acoustique du BâtimentIng. M. Van Damme

[email protected]

2Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Acoustique du BâtimentChapitre 02 : Réverbération à l’intérieur des locaux

3Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Réverbération et absorption acoustique

4Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Niv

eau

de b

ruit

inté

rieu

r

Couloirs Cages d’escalier Halls d’entrée

Su

rface

s ab

sorb

an

tes

Limitation de la réverbération dans les locaux de circulation communs

- Pour limiter la sensation de « cathédrale » dans ces locaux,

- Pour diminuer le niveau de bruit à isoler vis-à-vis des logements.

Réverbération et absorption acoustique

5Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

COEFFICIENT D’ABSORPTION a

aw “coefficient d’absorption acoustique pondéré”

a “Coefficient d’absorption”

valeur entre 0 et 1 : 0% à 100% absorbant

Caractéristique des matériaux, en fonction de la fréquence

spectre [100 – 5000 Hz] déterminé par des mesures en laboratoire (EN ISO 354)

Calcul d’une valeur unique à partir du spectre(EN ISO 11654)

Exigence déterminée par calcul et relative à l’absorption Aw

Réverbération et absorption acoustique

6Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Coefficient d’absorption : calcul de la valeur unique (ISO 11654:1997)

Exemple de calcul pour une laine de roche Vers un indice unique aw

Absorption acoustique

0.940.910.880.750.610.310.170.12Alpha mesuré

800040002000100050025012563Oct.

7Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Coefficient d’absorption : calcul de la valeur unique (ISO 11654:1997)

Etape 01 : calcul de l’indice d’absorption pratique en bandes d’octave

Absorption acoustique

0.950.900.900.750.650.300.150.10Alphapratique

0.940.910.880.750.630.310.170.12Alpha mesuré

800040002000100050025012563Oct.

8Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Coefficient d’absorption : calcul de la valeur unique (ISO 11654:1997)

Etape 02 : calcul de l’indice d’absorption acoustique pondéré

Absorption acoustique

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

250 500 1000 2000 4000

Fréquence (Hz)

Alph

a-p

Référence ISO 11654:1997

Valeurs mesurées

Référence Valeurs meDelta250 0.8 0.3 0.5500 1 0.65 0.35

1000 1 0.75 0.252000 1 0.9 0.14000 0.9 0.9 0

Somme : 1.2

9Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Coefficient d’absorption : calcul de la valeur unique (ISO 11654:1997)

Etape 02 : calcul de l’indice d’absorption acoustique pondéré

Absorption acoustique

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

250 500 1000 2000 4000

Fréquence (Hz)

Alp

ha-p

Référence ISO 11654:1997

Valeurs mesurées

Référence ISO 11654:1997 translatée

Valeur à 500 Hz de la courbe déplacée : 1 – 0.40 = aw = 0.60

ISO11654 Valeurs Delta Delta Delta Delta Delta Delta Delta Delta Delta Deltaf (Hz) Référence mesurées Ref Ref -0.05 Ref -0.10 Ref -0.15 Ref -0.20 Ref -0.25 Ref -0.30 Ref -0.35 Ref -0.40 Ref -0.45250 0.80 0.30 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05500 1.00 0.65 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0.00 0.001000 1.00 0.75 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.002000 1.00 0.90 0.10 0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.004000 0.90 0.90 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Somme : 1.20 1.00 0.80 0.65 0.50 0.35 0.25 0.15 0.10 0.05

10Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Coefficient d’absorption : calcul de la valeur unique (ISO 11654:1997)

Etape 03 : indicateur de forme

Absorption acoustique

Valeur unique : aw = 0.60 (H)

indicateur de forme : H

Réf. -0.4 Valeurs meDelta250 0.40 0.3 -0.10500 0.60 0.65 0.05

1000 0.60 0.75 0.152000 0.60 0.9 0.304000 0.50 0.9 0.40

11Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Coefficient d’absorption : calcul de la valeur unique (ISO 11654:1997)

Classification des absorbants

Absorption acoustique

12Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Soit la mesure de l’absorption acoustique d’une membrane en chambre réverbérante par bandes d’octavedonnant les résultats suivants :

On demande :

- L’indice d’absorption acoustique pondéré relatif à ces résultats,

- Les éventuels indicateurs de forme

Exercice

Coefficient d’absorption : calcul de la valeur unique (ISO 11654:1997)

f (Hz) mesure125 0.20250 0.35500 1.00

1000 0.652000 0.604000 0.55

13Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Coefficient d’absorption

Tableau des absorptions pour les matériauxcourants

Voile de béton, à 1000 Hz, a = 0.02

Réverbération et absorption acoustique

14Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Locaux de circulation communs

- Généralement habillés par des matériaux peu absorbants (a < 0.10) .

a1000 Hz = 0.03

a1000Hz = 0.01

0.100.100.100.100.090.050.01Carrelage

0.250.370.270.260.210.080.09Moquette0.100.040.040.120.080.060.04Linoleum0.050.070.070.070.070.040.04Parquet

0.000.010.010.010.010.010.01Marbre

0.850.760.810.930.880.620.27Laine minér.100kg/m³

0.050.030.030.030.030.040.05Bois verni(p.ex. porte)

0.050.050.040.030.020.010.01Plâtre

0.000.030.020.020.020.010.01Béton coulénon peint

0.050.020.020.020.030.030.03Vitresaw4 kHz2 kHz1 kHz500 Hz250 Hz125 Hz

Réverbération et absorption acoustique

15Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

SA ww α=

Exigence déterminée par calcul et relative à l’absorption Aw

nnwwwww SSSSA ,33,22,11, ... αααα ++++=

paroi vitrages sol …

Pour une surface avec un coefficient d’absorption aw et une surface S :

Valeur unique

Pour un local en tenant compte des différents matériaux aw,n recouvrant les surfaces Sn :

Valeur unique

Réverbération et absorption acoustique

EXIGENCE NBN S 01-400-1:2008 : Dans les couloirs, cages d’escalier et halls d’entrée des immeubles d’habitation, les exigences sont les suivantes :

• L’aire d’absorption acoustique équivalent totale Aw doit être au moins égale à 0.3 fois la surface circulable totale Sh des couloirs, escaliers et paliers

Aw > 0.3 Sh

16Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Coefficient d’absorption moyen

= moyenne arithmétique de ses différents coefficients d’absorption :

Valeurs pour calculs de base :

SA

S

AAASSS totn

Ii

nnnmoy =

+++=+++=

∑...... 212211 αααα

moyα

Local fortement meublé ou traité acoustiquement0.3

Etat du local

Local normalement meublé0.25

Local peu meublé0.2

Local contenant quelques objets0.1

Local nu0.05

Absorption acoustique

17Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

0.38

1.46

0

Awaw4 kHz2 kHz1 kHz500 Hz250 Hz125 Hz

0.050.020.020.020.030.030.03m²8Verre

0.050.050.040.030.020.010.01m²29Enduit

00.010.010.010.010.010.01m²7Marbre

Surfaces d'absorption équivalentes (m²)

Réverbération et absorption acoustique

Exigence déterminée par calcul et relative à l’absorption Aw : exemple d’application 01

Soit le hall d’entrée d’un immeuble à appartements de 4.5 m de longueur, 1.5 m de largeur et 2.5 m de hauteur. Le sol est recouvert de pierre naturelle, les murs et plafond sont plafonnés, les portes d’accès sont vitrées.

84.133,22,11, =++= SSSA wwww αααEXIGENCE NBN S 01-400-1:2008 : Dans les couloirs, cages d’escalier et halls d’entrée des

immeubles d’habitation, les exigences sont les suivantes :

• L’aire d’absorption acoustique équivalent totale Aw doit être au moins égale à 0.3 fois la surface circulable totale Sh des couloirs, escaliers et paliers

Aw =1.84 > 0.3 Sh =2.03l’exigence n’est pas respectée

18Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

0.38

1.46

0.68

Awaw4 kHz2 kHz1 kHz500 Hz250 Hz125 Hz

0.050.020.020.020.030.030.03m²8Verre

0.050.050.040.030.020.010.01m²29Enduit

0.10.100.100.100.090.050.01m²7Carrelage

Surfaces d'absorption équivalentes (m²)

Réverbération et absorption acoustique

Exigence déterminée par calcul et relative à l’absorption Aw : exemple d’application 02

Soit le hall d’entrée d’un immeuble à appartements de 4.5 m de longueur, 1.5 m de largeur et 2.5 m de hauteur. Le sol est recouvert de carrelage, les murs et plafond sont plafonnés, les portes d’accès sont vitrées.

51.233,22,11, =++= SSSA wwww αααEXIGENCE NBN S 01-400-1:2008 : Dans les couloirs, cages d’escalier et halls d’entrée des

immeubles d’habitation, les exigences sont les suivantes :

• L’aire d’absorption acoustique équivalent totale Aw doit être au moins égale à 0.3 fois la surface circulable totale Sh des couloirs, escaliers et paliers

Aw =2.51 > 0.3 Sh =2.03l’exigence est respectée

19Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Exigence déterminée par calcul et relative à l’absorption Aw

Réverbération et absorption acoustique

EXIGENCE NBN S 01-400-1:2008 : Dans les couloirs, cages d’escalier et halls d’entrée des immeubles d’habitation, les exigences sont les suivantes :

• L’aire d’absorption acoustique équivalent totale Aw doit être au moins égale à 0.3 fois la surface circulable totale Sh des couloirs, escaliers et paliers

Aw > 0.3 Sh

En conclusion, cette exigence est donc pratiquement toujours vérifiée même si on ne prend quasi aucune disposition particulière pour l’absorption des surfaces.

20Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Le contrôle s’effectue par la mesure du temps de réverbération nominal Tnom du local

= mesure du temps (en sec.) nécessaire à une diminution de 60 dB lors de l’interruption nette d’un bruit.

Moyenne des valeurs obtenues à 500 Hz et à 1000 Hz

60 dB

T

t1 t2 Temps [s]

Niv

eau

de p

ress

ion

acou

stiq

ue e

n un

poi

nt [

dB]

( )HzHznom TTT 100050021

+=

Exigence (mesurée) relative au temps de réverbération Tnom

Réverbération et absorption acoustique

21Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Temps de réverbération

Il s’agit du temps nécessaire à un bruit, après extinction de la source, pour décroître de 60 dB. Mesure en sec.

Formule de Sabine :

Application :

- Détermination en laboratoire du coefficient d’absorption acoustique des matériaux,

- Calcul du temps de réverbération d’un local en fonction du choix des revêtements.

Conditions de validité de cette formule :

- Répartition homogène des absorbants,

- Résultats d’autant moins valides que la salle est absorbante,

- En pratique, non utilisable si le coefficient moyen d’absorption de la salle est > 0.2 (surestimation du T)

Eyring pour des salles plus absorbantes :

AVT 161.0

=

( )α−=1ln

161.0S

VT

Réverbération à l’intérieur des locaux

22Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

le temps de réverbération optimum à 1000Hz

0.20.30.40.50.60.70.80.9

11.11.21.31.41.51.61.71.81.9

22.12.22.32.4

10 100 1000 10000 100000

volume de la salle (m³)

tem

ps d

e ré

verb

érat

ion

(sec

)

rev_opt.xls

parole pour enregistrement

parole audition directe

jazz et chambre pour enregistrement

jazz et chambre audition directe

musique symphonique (enregistrement)

musique sacrée (enregistrement)

musique symphonique audition directe

musique sacrée audition directe

Réverbération et absorption acoustique

Le temps de réverbération optimum à 1000 Hz

23Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Temps de réverbération

Exemple d’application. Soit une salle telle que V = 750 m³ et S = 550 m². Les murs sont constitués d’un bois dontle coefficient d’absorption vaut 0.15 à 500 Hz. Un des murs est recouvert, directement posée sur le bois, d’une toile en coton de 6 x 4 m dont le coefficient d’absorption est de 0.7 à 500 Hz. Lors de la rénovation de la salle, quel va être l’effet sur le temps de réverbération à 500 Hz si on enlève cette toile ?

En présence de la toile, l’absorption de la salle vaut :

Le coefficient d’absorption moyen est donc :

Sabine valide

Lorsqu’on enlève la toile, l’absorption de la salle vaut :

Le TR devient :

27.957.02415.0)24550( mA =×+×−=

174.0550

7.95===

VA

moyα

sA

VT 25.17.95750161.0161.0

==

25.8215.0550 mA =×=

sA

VT 45.15.82750161.0161.0

==

Réverbération à l’intérieur des locaux

24Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

EXIGENCE NBN S 01-400-1:2008 : Dans les couloirs, cages d’escalier et halls d’entrée des immeubles d’habitation, les exigences sont les suivantes :

• Si le hall d’entrée se présente sous la forme d’un atrium, le temps de réverbération T du hall doit être inférieur à la plus grande de ces deux valeurs :

Tnom < 1.5 (s)

Tnom < log(V/50) (s)

Réverbération et absorption acoustique

Exigence vérifiée par mesure et relative au temps de réverbération Tnom

25Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

SA nomnom α=

paroi vitrages sol …

Pour une surface avec un coefficient d’absorption anom et une surface S :

Valeur moyenne de à 500 Hz et 1000 Hz

Pour un local en tenant compte des différents matériaux anom,n recouvrant les surfaces Sn :

21000500 HzHz

nomααα +

=

nnnomnomnomnomnom SSSSA ,33,22,11, ... αααα ++++=

Valeur moyenne de à 500 Hz et 1000 Hz

Réverbération et absorption acoustique

Exigence relative au temps de réverbération : principe de dimensionnement

21000500 HzHz

nomααα +

=

26Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

EXIGENCE NBN S 01-400-1:2008 : Dans les couloirs, cages d’escalier et halls d’entrée des immeubles d’habitation, les exigences sont les suivantes :

• Si le hall d’entrée se présente sous la forme d’un atrium, le temps de réverbération T du hall doit être inférieur à la plus grande de ces deux valeurs :

Tnom < 1.5 (s)

Tnom < log(V/50) (s)

Pour un local avec une absorption anom et un volume total V :

Valeur que l’on peut alors comparer aux exigences de la norme :

nomnom A

VT 16,0=

Réverbération et absorption acoustique

Exigence relative au temps de réverbération : principe de dimensionnement

27Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

0.025

0.025

0.095

anomaw4 kHz2 kHz1 kHz500 Hz250 Hz125 Hz

0.050.020.020.020.030.030.03m²15Verre

0.050.050.040.030.020.010.01m²52Enduit

0.10.100.100.100.090.050.01m²7Carrelage

Surfaces d'absorption équivalentes (m²)

Réverbération et absorption acoustique

Exigence relative au temps de réverbération : exemple d’application 03

Soit le hall d’entrée d’un immeuble à appartements de 4.5 m de longueur, 1.5 m de largeur 5 m de hauteur. Le sol est recouvert de carrelage, les murs et plafond sont plafonnés, les portes d’accès sont vitrées.

33.22

11.216,056.2

55.216,012.2

1000500

1000,1000,33,22,11,1000,

500,500,33,22,11,500,

=+

=

==→=++=

==→=++=

HzHznom

HznomHznomnomnomnomHznom

HznomHznomnomnomnomHznom

TTT

AVTSSSA

AVTSSSA

ααα

ααα

28Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Réverbération et absorption acoustique

Exigence relative au temps de réverbération : exemple d’application 03

Soit le hall d’entrée d’un immeuble à appartements de 4.5 m de longueur, 1.5 m de largeur 5 m de hauteur. Le sol est recouvert de carrelage, les murs et plafond sont plafonnés, les portes d’accès sont vitrées.

33.2=nomTEXIGENCE NBN S 01-400-1:2008 : Dans les couloirs, cages d’escalier et halls d’entrée des

immeubles d’habitation, les exigences sont les suivantes :

• Si le hall d’entrée se présente sous la forme d’un atrium, le temps de réverbération T du hall doit être inférieur à la plus grande de ces deux valeurs :

Tnom =2.33 < 1.5 (s)

Tnom =2.33 < log(V/50) =-0.17 (s)l’exigence n’est pas respectée

29Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Réverbération et absorption acoustique

En conclusion, cette exigence est rarement respectée pour les grands volumes hauts si aucune partie des parois n’est habillée d’un matériau absorbant

EXIGENCE NBN S 01-400-1:2008 : Dans les couloirs, cages d’escalier et halls d’entrée des immeubles d’habitation, les exigences sont les suivantes :

• Si le hall d’entrée se présente sous la forme d’un atrium, le temps de réverbération T du hall doit être inférieur à la plus grande de ces deux valeurs :

Tnom < 1.5 (s)

Tnom < log(V/50) (s)

Exigence relative au temps de réverbération : conclusion

30Acoustique du Bâtiment / Chapitre 0210 100 1000 10000 f[Hz]

a

0.0

0.5

1.0

C

B

A

A. ABSORPTION POREUSEMatériaux poreux non recouverts

HAUTES FRÉQUENCES : ≥ 1400 Hz

B. RÉSONATEURS PEFORÉSMatériaux poreux derrière des panneaux perforés

MOYENNES FRÉQUENCES : 300 Hz – 1500 Hz

C. RÉSONATEURS MEMBRANESMatériaux poreux derrière des panneaux non perforés (p.ex. multiplex)

BASSES FRÉQUENCES : ≤300 Hz

A B C

Solutions contre un temps de réverbération excessif

Principe des mécanismes d’absorption

Réverbération et absorption acoustique

31Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Réverbération et absorption acoustique

Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux

32Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Réverbération et absorption acoustique

Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux

33Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Pour être efficace, la couche de matériau poreuxdoit être égale au moins à un quart de la longueurd’onde l (l = 340/f).

Très efficace pour les hautes fréquences.

Problème pour les basses fréquences : à 100 Hz ilfaudrait donc 85 cm d’épaisseur d’absorbant…

plus le matériau sera épais, plus il sera efficace dans les basses fréquences

Au-delà de 5000 Hz : absorption possible par les revêtements de sol poreux (moquette, tapis…), les vêtements les tentures…

Réverbération et absorption acoustique

Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux

Influence de l’épaisseur du matériau

34Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

(a)

(b)

Faux-plafonds en matériaux poreux : intérêt d’avoir un plenum derrière ceux-ci pour permettre une meilleure

absorption des basses fréquences.

Réverbération et absorption acoustique

Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux

Influence d’un plenum derrière l’absorbant

35Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Réverbération et absorption acoustique

Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux

Les plafonds absorbants

36Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Réverbération et absorption acoustique

Solutions contre un temps de réverbération excessif

Revêtements muraux absorbants

37Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

0.850.760.810.930.880.620.27m²7Plafond

aw4 kHz2 kHz1 kHz500 Hz250 Hz125 Hz

0.050.020.020.020.030.030.03m²15Verre

0.050.050.040.030.020.010.01m²45Enduit

0.10.100.100.100.090.050.01m²7Carrelage

Surfaces d'absorption équivalentes (m²)

Réverbération et absorption acoustique

Exigence relative au temps de réverbération : exemple d’application 04

Soit le hall d’entrée d’un immeuble à appartements de 4.5 m de longueur, 1.5 m de largeur 5 m de hauteur. Le sol est recouvert de carrelage, les murs et plafond sont plafonnés, les portes d’accès sont vitrées.

On traite le plafond à l’aide d’un faux-plafond poreux revêtu d’un voile de verre.

64.02

61.016,086.8

66.016,014.8

1000500

1000,1000,33,22,11,1000,

500,500,33,22,11,500,

=+

=

==→=++=

==→=++=

HzHznom

HznomHznomnomnomnomHznom

HznomHznomnomnomnomHznom

TTT

AVTSSSA

AVTSSSA

ααα

ααα

38Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Réverbération et absorption acoustique

Exigence relative au temps de réverbération : exemple d’application 04

Soit le hall d’entrée d’un immeuble à appartements de 4.5 m de longueur, 1.5 m de largeur 5 m de hauteur. Le sol est recouvert de carrelage, les murs et plafond sont plafonnés, les portes d’accès sont vitrées.

On traite le plafond à l’aide d’un faux-plafond poreux revêtu d’un voile de verre.

64.0=nomTEXIGENCE NBN S 01-400-1:2008 : Dans les couloirs, cages d’escalier et halls d’entrée des

immeubles d’habitation, les exigences sont les suivantes :

• Si le hall d’entrée se présente sous la forme d’un atrium, le temps de réverbération T du hall doit être inférieur à la plus grande de ces deux valeurs :

Tnom =0.64 < 1.5 (s)

Tnom =0.64 < log(V/50) =-0.17 (s)

l’exigence est respectée

39Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Coefficient d’absorption des diaphragmes

Diaphragmes ou panneaux acoustiques = panneaux placés à une distance d d’un mur.

Vibrations sonores vibration du panneau + de la lame d’air masse lourde, vibre en basses fréquences.

Domaine d’action : BASSES FREQUENCES, surtout à la fréquence propre du panneau :

Avec : d : distance par rapport au mur (m),

rs : masse par unité de surface du panneau (kg/m²).

Exemple :

1. soit un panneau de contreplaqué tel que rs = 5 kg/m², à 8 cm du mur sa fréquence propre = 95 Hz.

2. A quelle distance du mur faut-il le placer pour combattre une résonance gênante à 130 Hz ?

Si on place un matériau absorbant entre le panneau et le mur absorption sur une zone fréquentielle plus large.

df

sρ60

0 =

Réverbération à l’intérieur des locaux

40Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Coefficient d’absorption des diaphragmes

Diaphragmes ou panneaux acoustiques = panneaux placés à une distance d d’un mur.

Coefficient d’absorption pour des matelas de laine minérale habillés avec une membrane (0.15 kg/m²) en chambre réverbérante.

Pointillés …. Membrane directement placée sur 1.5 cm de laine minérale, directement sur la paroi de béton;

Ligne pointillée ------ Membrane directement placée sur 3 cm de laine minérale, directement sur la paroi de béton;

Ligne pleine ____ Membrane directement placée sur 7 cm de laine minérale, directement sur la paroi de béton.

Réverbération à l’intérieur des locaux

41Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Coefficient d’absorption des résonateurs

Résonateur de Helmholtz = élément formé d’un goulot et d’une cavité (exemple : bouteille)

Vibrations sonores vibration à la fréquence propre deux conséquences :

- Amplification à courte distance,

- Atténuation à une distance plus éloignée.

Principe : il “prend” de l’énergie dans la salle pour réaliser l’amplification à proximité du goulot. Bilan énergétiquetotal de la salle : moins d’énergie à cette fréquence dans le reste de la salle.

On peut le combiner à un absorbant.

Domaine d’action : FREQUENCE PROPRE DU SYSTEME :

Avec : S : surface du goulot,

l : longueur du goulot,

P0 : pression atmosphérique statique (101 325 Pa),

V : volume de la cavité,r0 : masse volumique de l’air (1.2 kg/m³ à 20°C),

g : constante thermodynamique = 1.4.

lVSPf

0

00 2

1ργ

π=

Réverbération à l’intérieur des locaux

42Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Coefficient d’absorption des résonateurs

Exemple :

Quelle est la fréquence émise par la bouteille de dimensions suivantes :

L = 2 cm ; h = 8 cm ; d = 2 cm ; D = 5 cm.

Surface du goulot :

Volume de la cavité :

Fréquence propre :

Quand le goulot est plutôt court par rapport à son diamètre, il faut prendre en compte la correction d’extrémité : onremplace alors l par l + 0.8d, où d est le diamètre du goulot. Dans l’exemple ci-dessus :

( ) 24222 1014.3101 mrS −− ⋅=⋅== ππ( ) 342222 1057.1108105.2 mhRV −−− ⋅=××⋅== ππ

Hzf 5281057.110229.11014.310013.14.1

21

42

45

0 =⋅×⋅×⋅×⋅×

= −−

π

mdll 2106.38.0 −⋅=+=

Hzf 3931057.1106.329.11014.310013.14.1

21

42

45

0 =⋅×⋅×⋅×⋅×

= −−

π

Réverbération à l’intérieur des locaux

43Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

(a)

(b)

Réverbération et absorption acoustique

Solutions contre un temps de réverbération excessif

Combinaison d’un matériau poreux avec un résonateur

44Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

(a)

(b)

Intérêt d’un matériauporeux dans le creux

Réverbération et absorption acoustique

Solutions contre un temps de réverbération excessif

Combinaison d’un matériau poreux avec un résonateur

45Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Réverbération et absorption acoustique

Solutions contre un temps de réverbération excessif

Combinaison d’un matériau poreux avec un résonateur

46Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Réverbération et absorption acoustique

Solutions contre un temps de réverbération excessif

Combinaison d’un matériau poreux avec un résonateur

47Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Réverbération et absorption acoustique

Solutions contre un temps de réverbération excessif

Combinaison d’un matériau poreux avec un résonateur

48Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Réverbération et absorption acoustique

On distinguera :

- d’une part les halls d’entrées et couloirs de dimensions conventionnelles ainsi que les cages d’escaliers fermées. Pour ceux-ci, le respect des critères de la norme est généralement possible sans ajout de matériaux absorbants particuliers.

Un traitement absorbant reste malgré tout toujours souhaitable, par exemple par la réalisation d’un faux-plafond absorbant.

- d’autre part les halls d’entrées sous forme d’atrium ainsi que les cages d’escaliers ouvertes. Dans ces locaux le respect des critères de la norme est rarement possible sans l’ajout de surfaces absorbantes.

En général le traitement d’une seule paroi est suffisant. On choisira des matériaux dont les coefficients Alpha sont élevés surtout autour de 500 Hz et 1000 Hz comme par exemple des plafonds absorbants (tendus, (micro-)perforés, revêtus de voiles de verre, etc…)

Exigences relatives au temps de réverbération et à l’absorption : directives de construction

49Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Coefficient d’absorption des matériaux

Le traitement d’un local peut faire appel à une combinaison des trois techniques :

Réverbération à l’intérieur des locaux

50Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

www.caldic.bewww.doxacoustics.behttp://www.decoustics.comhttp://www.rockfon.behttp://www.sto.at/http://www.abbarrisol.com/http://www.bruynzeelmultipanel.com/http://www.doxacoustics.com/http://www.ruaud.com/

La nouvelle NBN S01-400-1 : Réverbération & Absorption

Informations sur les produits absorbants (liste non exhaustive)

51Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Propagation du bruit à l’intérieur d’un espace

Notion de Puissance acoustique

52Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Niveau de pression : varie avec la distance, en fonction de l’environnement

Energie par seconde (W) intensité flux total sur l’ensemble de la surface :

Niveau de puissance acoustique

Lp

LW

Attention de ne pas confondre Lw et Lp ! Analogie de l’ampoule électrique

Notion de Puissance acoustique

Puissance acoustique = propre à une source quelque soit son utilisation

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛= −12

0 10lg10lg10 W

WWLW 24 d

WIπ

=

53Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

On appelle champ libre un milieu dans lequel les ondes acoustiques se propagent à partir de la source sansrencontrer d’obstacle = cas de figure théorique.

Ondes acoustiques propagées sphériques, décroissance théorique de 6 dB par doublement de distance.

La présence d’une surface réfléchissante modifie la directivité de la source selon :

Avec Q : facteur de directivité tel que :

Q = 2 Q = 4 Q = 8

24lg10

dQLL Wp π

+=

Notion de Puissance acoustique

Propagation du bruit en champ libre

8lg20 −−= dLL WpAvec Q = 2, la relation devient :

54Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

En champ libre, le niveau de puissance et le niveau de pression à une distance d sont reliés par la relation :

ou, avec Q = 2 :

Cette relation n’est pas valable en espace clos car l’énergie sonore réfléchie par les parois s’ajoute à l’énergiedirectement rayonnée par la source.

L’énergie totale est la somme de deux énergie :

- l’énergie directe qui dépend de l’éloignement de la source d :

- l’énergie dite reverbérée qui est à peu près constante :

Niveau de puissance en espace clos

24lg10

dQLL Wp π

+= 8lg20 −−= dLL Wp

24 dWId π

=

( )moy

moyr S

WIαα−

=1

4

Niveau de pression à l’intérieur des bâtiments

55Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Energie dite reverbérée :

avec : W : puissance de la source

S : surface totale des parois du local

Et :

Avec : ai : facteur d’absorption du matériau i placé dans le local

Si : surface du matériau i placé dans le local

Aj : aire d’absorption équivalente pour l’objet j

Niveau de puissance en espace clos

( )moy

moyr S

WIαα−

=1

4

∑ ∑+= jiimoy ASS αα

Niveau de pression à l’intérieur des bâtiments

56Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Energie totale :

Avec : R : constante d’absorption du local telle que

Il est intéressant de connaître pour chaque local la distance d0 pour laquelle l’intensité directe est égale àl’intensité réverbérée = distance critique = rayon acoustique du local :

Dans une habitation, pour une pièce normalement meublée : 0.75 à 1 m

Niveau de puissance en espace clos

)1( moy

moySR

αα−

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

Rd

dWI

2

2

1614

ππ

rd III +=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

π160Rd

Niveau de pression à l’intérieur des bâtiments

57Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Niveau de pression en fonction du niveau de puissance pour d < d0 (champ direct) :

ou avec Q = 2 :

Niveau de pression en fonction du niveau de puissance pour d > d0 (champ réverbéré) :

avec :

Soit la formule finale :

Ou utilisation de l’abaque page suivante.

Niveau de puissance en espace clos

6lg10 +−= RLL Wp

24lg10

dQLL Wp π

+= 8lg20 −−= dLL Wp

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ++=

RdQLL Wp d

44

lg10 2)( π

)1( moy

moySR

αα−

=

Niveau de pression à l’intérieur des bâtiments

58Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

59Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Soit un équipement à un niveau de puissance LW = 70 dB.

A 1000Hz, la directivité de la source est de Q =3.

La surface totale des parois du local est de 700 m².

Le coefficient Alpha moyen = 0.125.

Quel est le niveau de pression à 3.5 m de la source ?

Exemple d’application

dBRd

QLL Wp 581004

5.314.343lg10704

4lg10 22)5.3(

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

××+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ++=π

²100)125.01(

125.0700)1(

mS

Rmoy

moy =−×

=−

=αα

En utilisant l’abaque de calcul, on obtient la valeur -12 à retrancher de LW pour obtenir Lp.

Quelle est la distance critique de ce local ?

Niveau de pression à l’intérieur des bâtiments

60Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Exercice récapitulatif

Soit un local comportant 4 bouches de soufflage dont le spectre de puissance, généré par chaque bouche, est repris à la ligne 01 du tableau ci-dessous. Le temps de réverbération mesuré dans ce local est repris à la ligne 02 du tableau. Les dimensions du local sont les suivantes : L = 10 m, l = 6 m, h = 3 m.

On demande :

- Le coefficient d’absorption acoustique par octave de ce local,

- L’aire d’absorption équivalente et la constante d’absorption de ce local,

- Le niveau de pression non pondéré par octave dans ce local et le niveau de pression total,

- Le niveau de pression pondéré A par octave et le niveau de pression acoustique global pondéré A,

- Dans le cas où ce local est destiné à une salle de réunion, est-il nécessaire de le traiter acoustiquement ?

0.80.811.21.51.51.72TR

3738414040424648LW

800040002000100050025012563Oct.

Exercices

61Acoustique du Bâtiment / Chapitre 02

Bibliographie du paragraphe – compléments d’informations

• L’ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT PAR L’EXEMPLE – M. Meisser – Le Moniteur, Paris – 1994.

• ACOUSTIQUE PRATIQUE – J. Desmons – EDIPA, Paris – 2004.

• ACOUSTIQUE & VIBRATIONS – Comité Scientifique et Technique des Industries Climatiques, Saint-Rémy-lès-Chevreuse – 2003.

• BOUWAKOESTIEK – G. Vermeir – Faculteit Toegepaste Wetenschappen, K.U. Leuven – 2003.

• CORRECTION ET ISOLATION ACOUSTIQUE – J. Boeckstael / M. Van Damme – Institut Supérieur Industriel de la Communauté Française, Mons – 1999.

• INITIATION A L’ACOUSTIQUE – A. Fischetti – BELIN, Paris – 2003.

• LA PRATIQUE DE L’ISOLATION ACOUSTIQUE DES BÂTIMENTS – J. Pujolle – Editions du Moniteur, Paris – 1978.

• ZAALAKOESTIEK – D. De Vries – Hogere Cursus Akoestiek, Antwerpen – 2002.

Bruit à l’intérieur des bâtiments