Isolation phonique

Sommaire 1. Les phénomènes acoustiques.........................................................................................................................2 2. Notions élémentaires d'acoustique..................................................................................................................2

2.1. Le son ......................................................................................................................................................2 2.2. La fréquence............................................................................................................................................2 2.3. La pression acoustique ............................................................................................................................2 2.4. Le bruit .....................................................................................................................................................2 2.5. Analyse d'un bruit.....................................................................................................................................2 2.6. Sensibilité de l'oreille................................................................................................................................3 2.7. Mesure des bruits ....................................................................................................................................3 2.8. Spectre de bruit de référence...................................................................................................................4 2.9. Définitions ................................................................................................................................................4 2.10. Diffusion et conservation de l’énergie sonore ........................................................................................5 2.11. Temps de réverbération.........................................................................................................................5 2.12. Calcul de Tr: formule de Sabine.............................................................................................................5

3. Isolement acoustique ......................................................................................................................................5 3.1. Isolement brut Db.....................................................................................................................................5 3.2. Isolement normalisé Dn ...........................................................................................................................6 3.3. Isolement normalisé et aire d'absorption équivalente ..............................................................................6 3.4. Indice d'affaiblissement acoustique R ......................................................................................................6 3.5. Passage de R à Dn: prise en compte des transmissions latérales ..........................................................7

4. COMPORTEMENT REELS DES PAROIS......................................................................................................7 4.1. La loi masse-fréquence théorique............................................................................................................7 4.2. La loi masse-fréquence corrigée (parois simples)....................................................................................8 4.3. La loi masse-ressort-masse (parois doubles). .........................................................................................8 4.4. Indice d'affaiblissement d'une paroi composite ........................................................................................9

5. Les bruits d'impact ........................................................................................................................................10 5.1. Mesure du bruit d'impact........................................................................................................................10 5.2. Isolements au bruit d'impact ..................................................................................................................10 5.3. Efficacité acoustique du revêtement ......................................................................................................10

6. La Nouvelle Réglementation Acoustique (NRA)............................................................................................11 6.1. Isolation acoustique aux bruits aériens DnTA........................................................................................11 6.2. Isolation acoustique aux bruits d’impact L’nTW ......................................................................................11 6.3. Isolation acoustique aux bruits d’équipement ........................................................................................11

7. LA CERTIFICATION DES BAIES VITREES.................................................................................................12 7.1. L'isolation acoustique: AC......................................................................................................................12 7.2. L'isolation thermique: Th ........................................................................................................................12

8. Dispositions constructives.............................................................................................................................13 9. TERMINOLOGIE ..........................................................................................................................................14

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1. Les phénomènes acoustiques Le terme son se rapporte à deux événements liés: l’un, d'ordre psychologique, est la sensation auditive; l’autre, de nature physique, est l'excitation qui en est la cause. L'échelle de perception des sons ne correspond pas à celle de leur intensité physique. La sensation varie comme le logarithme de l'excitation.

2. Notions élémentaires d'acoustique 2.1. Le son

Le son est une sensation auditive engendrée par une onde acoustique. Tout corps vibrant dans l'air émet un son. Cette vibration est transmise à l’air sous forme d'ondes de compression et de dépression. La propagation se fait dans toutes les directions, à partir de la source. La vitesse de propagation de l'onde est une caractéristique du milieu dans lequel ces ondes se propagent. Dans l'air, à 20 °C, elle est égale à 340 m/s environ.

2.2. La fréquence En un point. sous l'action d'une onde, la pression de l'air fluctue autour d'une pression d'équilibre: la pression atmosphérique. Le nombre de fluctuations par seconde est la fréquence. Elle s'exprime en hertz (Hz) et se note f. La fréquence d'un son est la même que la fréquence de vibration de la source émettrice.

2.3. La pression acoustique La pression acoustique est la différence entre la pression atmosphérique et la pression de l'air en présence d'ondes sonores. Pour créer des sons, la source libère une certaine quantité d'énergie qui se répartit sur les ondes acoustiques. On caractérise une source sonore par sa puissance acoustique et ses fréquences de vibration. Ces caractéristiques sont propres à la source. La pression acoustique, en un point, dépend de la puissance de la source, de la distance de la source au récepteur et des caractéristiques acoustiques du local dans lequel se trouve cette source.

2.4. Le bruit Un bruit est le mélange complexe de sons de fréquences différentes. Notons que très souvent, on associe au mot “ bruit ” la notion de gêne.

2.5. Analyse d'un bruit La reconnaissance d'un bruit passe donc par son analyse, c’est-à-dire le repérage des fréquences le composant en les cotant suivant le niveau de pression acoustique. Pour donner l'identité propre d'un bruit, il est nécessaire de préciser: - sa hauteur: un son est plus ou moins haut selon que sa fréquence dominante est plus ou moins élevée; - son timbre: le timbre dépend de la composition spectrale du bruit. - sa force: elle dépend de l'amplitude de vibration des ondes sonores, c'est-à-dire du niveau de pression acoustique.

2.5.1. Bandes de fréquences Une analyse du niveau de pression acoustique se pratique par bandes d'une octave ou d'un tiers d'octave. L'octave est l'intervalle entre deux fréquences telles que l'une est le double de l'autre; par exemple, l’intervalle 200-400 Hz. Une bande d'octave peut se diviser en trois bandes de tiers d'octave. Dans le bâtiment, on s'intéresse généralement aux fréquences comprises entre la bande d'octave centrée sur 125 Hz et celle centrée sur 4 000 Hz.

2.5.2. Niveau sonore D'une manière générale, on évalue la force d'un bruit en fonction de la pression acoustique. Cependant, l’oreille humaine est sensible à des variations de pressions allant de 2.10-5 pascal à 20 pascals. C'est-à-dire que l'échelle des pressions acoustiques audibles peut varier de 1 à 2 millions. De plus, l’augmentation de l’intensité acoustique subjective est la même quand la pression acoustique varie de 1 à 2 Pa ou entre 0,001 et 0,002 Pa. Ceci est la conséquence de la loi physiologique de Weber-Fechner selon laquelle la sensation auditive est proportionnelle au logarithme de l'excitation pour les fréquences moyennes. Ainsi, pour mesurer le niveau de pression acoustique (ou niveau sonore) les acousticiens utilisent le décibel (dB).

On le note Lp. Il est donné par la relation suivante: Lp dBp

pi( ) log(= 102

02) où pi est la pression, en

pascal, et Po, la pression de référence égale à 2.10-5 pascal. Po est le seuil d'audibilité. Ces mesures sont purement physiques,

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2.6. Sensibilité de l'oreille L'oreille transforme les pressions acoustiques reçues en sensations auditives. Elle ne perçoit pas de la même façon toutes les fréquences. L'oreille humaine normale ne peut entendre les sons de fréquences inférieures à 20 Hz (infrasons) et supérieures à 15000 Hz (ultrasons). Si une oreille perçoit un son de 40 dB à 1000 Hz, elle aura la même sensation auditive en percevant un son de 60 dB à 63 Hz.

2.7. Mesure des bruits Aussi, afin de réaliser une mesure représentative du niveau physiologique à l'aide d'appareils électroniques il est nécessaire d'introduire des filtres qui reproduisent sensiblement les courbes d'égale sensation de l'oreille. Les courbes représentant les corrections apportées par les filtres, en fonction des fréquences, sont appelées courbes de pondération. Nous ne retiendrons que la principale: - la courbe de pondération A correspondant au comportement de l'oreille pour des niveaux sonores compris entre 0 et 55 dB. Le niveau mesuré s’exprime alors en décibel A: dB(A);

2.7.1. Spectre sonore et niveau global en dB On a vu que pour identifier un bruit, il fallait l'analyser en mesurant le niveau de pression acoustique en dB dans chacune des bandes de fréquence considérées. Or pour caractériser une gêne, il suffit de connaître le niveau sonore global en dB du bruit perturbateur, et de la comparer aux niveaux limites à ne pas dépasser fixés par la réglementation. On ne peut pas faire d'analyse fréquentielle en dB ni retrouver le spectre d'un bruit à partir du niveau global en dB; tandis qu'il est possible de calculer le niveau en dB à partir des valeurs mesurées dans chaque bande de fréquence.

2.7.2. Addition de décibels De par l’introduction de la fonction logarithme dans la définition du décibel, le calcul mental de la somme de deux niveaux sonores n'est pas aisé. En effet, ce sont les intensités acoustiques (ou les carrés des pressions) qui s'ajoutent arithmétiquement, et non pas les niveaux en décibels. Soient Lp1 et Lp2 les niveaux de pression acoustique de deux sources sonores.

Par définition: Lpp

p112

02

10= log( ) et Lp p

p222

02

10= log( )

Le niveau Lp résultant du fonctionnement simultané des deux sources est tel que: Lpp p

p=

+10 1

222

02

log( )

Si les deux sources produisent la même pression acoustique: p p2 1=

Lp Lp dB= +1 3 Cependant, si les deux sources ne produisent pas le même niveau sonore au point d'écoute, il faut alors calculer le niveau Lp résultant, par les formules suivantes : avec et ∆Lp Lp K= +sup K L= + −10 1 10 10log( /∆ ) L Lp Lp= −sup inf

∆L(dB) 0 0.5 1 1.5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 15 20

K(dB) 3 2.8 2.5 2.3 2.1 1.8 1.5 1.2 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3 0.1 0.04

2.7.3. Calcul du niveau global en dB Considérons le spectre de bruit par bandes d'octaves suivant:

Fréquences médianes des bandes d’octaves en Hz 125 250 500 1000 2000 4000 Niveau de pression acoustique en dB 87 86 82 81 79 73

89.5 84.5 80

90.7 80

niveau Lp résultant 91.1

Pour obtenir le niveau global en dB(A), il faut faire la “ somme ” des niveaux pondérés A

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2.8. Spectre de bruit de référence L'indice d'affaiblissement acoustique d'une paroi exprimé en dB dépend du spectre sonore émis. Il est, de ce fait, nécessaire de définir des spectres de bruit de référence permettant des comparaisons de différents produits installés dans différentes configurations Dans le bâtiment, deux types de bruits ont été définis: le bruit rose et le bruit routier. Le bruit rose concerne principalement l'intérieur des bâtiments. Le niveau sonore est le même dans chaque bande d'octave.

Spectre d’un bruit rose de niveau dB

Spectre d’un bruit routier de niveau dB

Le bruit routier simule les bruits émis par le trafic routier. Il sert généralement à qualifier les produits mis en œuvre pour protéger les bâtiments des bruits de l'espace extérieur. Le spectre du bruit routier a des niveaux plus élevés dans les fréquences graves que celui du bruit rose. L'appellation bruit rose et bruit routier ne rend compte que de la forme du spectre, ils peuvent prendre différentes valeurs de niveaux sonores. Remarque: on utilise une source de bruit rose pour la protection contre les bruits du trafic aérien et une source de bruit routier contre ceux du trafic ferroviaire. Pour déterminer les performances acoustiques de produits d'isolation, des mesures sont faites en laboratoire donnant l'indice d'affaiblissement acoustique R. Les procès-verbaux de laboratoire présentent, d'une part, sous forme d'une courbe, les résultats obtenus dans chaque bande de tiers d'octave comprise entre 100 et 5 000 Hz et d'autre part, la valeur de l'indice global en dB pour un spectre de bruit rose ou de bruit routier à l'émission. Selon le type de bruit émis, rose ou routier, le résultat de R en dB est différent, alors que les courbes d'indice d'affaiblissement acoustique en fonction de la fréquence sont les mêmes dans les deux cas, Par exemple, une glace de 6 mm d'épaisseur donne un R=35 dB au bruit rose et un R=32 dB au bruit routier.

2.9. Définitions 2.9.1. Les bruits aériens

On appelle bruit aérien le bruit produit par une source sonore dont toute l’énergie est transmise uniquement à l’air qui l’entoure: c’est le cas de la voix, d’une sirène d’un avion.

Les bruits aériens

Les bruits solidiens

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2.9.2. Les bruits solidiens Les vibrations sont au départ créées sur ou dans les solides. Elles se transmettent directement par la structure du bâtiment (isolation acoustique). Ce sont les bruits de choc ou encore certains bruits d'équipement du bâtiment.

2.9.3. L’isolation phonique L’isolation phonique isole un local des bruits émis à l’extérieur de ce local.

2.9.4. La correction acoustique La correction acoustique d’un local réduit le niveau sonore d’un bruit émis dans ce même local ou améliore les qualités d'écoute du local.

2.10. Diffusion et conservation de l’énergie sonore

Au contact d'une paroi, l’énergie acoustique incidente Ei se transforme en: - Energie transmise Et (qu'on limite par l'isolation acoustique), - Energie réfléchie Er et énergie absorbée Ea (qu'on traite par la correction acoustique)

2.11. Temps de réverbération Lorsqu'on coupe brutalement l'émission d'une source sonore dans un local fermé, on constate que le son ne s'éteint que progressivement: on dit qu'il y a traînage. Il faut un certain temps pour que l'énergie acoustique emmagasinée dans le local se dissipe, du fait des réflexions sur les parois (phénomène de réverbération). Par définition, la durée de réverbération correspond au temps nécessaire pour qu'après l'arrêt d'une source sonore, l'intensité acoustique décroisse de 60 dB. Elle se note Tr et s'exprime en secondes. Selon la destination des locaux, des durées de réverbération optimales sont données (exigences ou recommandations). On retiendra, pour exemple, que Tr est proche de 8 s dans une église, de 1 à 3 s dans les salles de concerts et auditoriums, de 0,8 s dans les salles de classe et de 0,5 s dans les pièces des logements.

2.12. Calcul de Tr: formule de Sabine La réverbération est donc la superposition de l'onde sonore directe et des ondes réfléchies arrivant successivement au point d'écoute. Les parois des obstacles rencontrés (murs, mobiliers, personnes, etc.) absorbent une partie de l'énergie acoustique émise, ce qui constitue la raison majeure de l’affaiblissement des ondes sonores. La durée de réverbération est d'autant plus longue que:

- les parois ou leurs revêtements sont peu absorbants; - les surfaces traitées sont petites; - le volume du local est grand (c'est-à-dire que la distance moyenne à parcourir entre chaque réflexion, appelée libre parcours moyen, est grande).

A partir de nombreux résultats expérimentaux, Sabine a proposé en 1895 une formule permettant de calculer la durée de réverbération:

Tr = 0,16 V/A où Tr est la durée de réverbération en secondes, V, le volume du local en m3, A, l'aire d'absorption équivalente du local en m2; A = Sα, α étant le coefficient d'absorption moyen et S la surface des parois du local.

3. Isolement acoustique Sous quelque forme qu'il se présente, l'isolement du local réception est une mesure de l'affaiblissement d'un bruit en provenance d'une source extérieure à ce local, donc une comparaison des niveau de bruit dans le local émission et dans le local réception.

3.1. Isolement brut Db Soit Ll et L2 les niveaux de l'intensité moyen des bruits respectivement dans le local émission et dans le local réception. L'isolement acoustique brut Db est défini par la différence arithmétique

Db = L1-L2 L'expérience montrant que Db est indépendant de la puissance de la source, mais qu'il varie avec forme du spectre du bruit émis, les mesures se font par bandes de fréquences (octaves ou tiers d'octave).

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Db : Isolement brut Dn : isolement normalisé

3.2. Isolement normalisé Dn L'isolement brut Dn est une mesure informant la situation réelle d'écoute, dans des conditions données. Il ne présente aucune correction et intéresse donc l'ensemble des facteurs qui caractérisent ces conditions. En particulier, Dn dépend de la sonorité du local réception à un certain moment. Cette sonorité, qu'exprime la mesure de la durée de réverbération du local à différentes fréquences, dépend du pouvoir absorbant des parois du local (et des objets qu'il contient). Comme on effectue souvent les mesures d'isolement dans des locaux vides, il faut pouvoir en déduire l'isolement correspondant à un local normalement meublé. Il faut donc définir un nouvel isolement, qui réponde à une durée de réverbération unique pour tous les locaux, soit en matière d'habitat 0,5 s, quelle que soit la fréquence (situation ordinaire d'un local normalement meublé). Comme L2 augmente quand le pouvoir absorbant des parois diminue, Dn diminue avec ce dernier; puisque la durée de réverbération varie en sens contraire du pouvoir absorbant, Dn décroît quand le Tr du local croît. Si l'on admet que la relation entre Tr et l'intensité du son est linéaire, la correction apportée à L2, pour simuler la situation d'un local normalement meublé, sera telle que:

L LT

Tnr

2 2

0

10= − log( )

L'isolement acoustique normalisé Dn = L1 -L2n sera donc défini par la relation:

D DT

Tn br= +100

log( )

avec T0 = 0.5 s pour l’habitation; ce qui implique qu'on mesure à la fois L2 et le temps de réverbération du local réception, bande de fréquences par bande de fréquences.

3.3. Isolement normalisé et aire d'absorption équivalente Il existe une autre présentation de cet isolement normalisé, qui fait intervenir l'aire d'absorption équivalente du local, A. On peut tirer A de la formule de Sabine, concernant le volume V et le Tr d'un local: A = 0,16 V / Tr L'isolement normalisé en fonction de A s'écrit:

D DA

An b= −100

log( ) où Ao est l'aire d'absorption équivalente du local de référence; Ao = 10m².

Autrement dit, l'isolement normalisé est égal à l'isolement brut d'un local dont l'aire d'absorption équivalente est 10 m².

3.4. Indice d'affaiblissement acoustique R Nous avons vu que l'isolement acoustique entre deux locaux ne dépend pas seulement de la paroi de séparation. Pour connaître la performance acoustique de cette paroi seule, il faut supprimer les transmissions indirectes dues au parois latérales et s'affranchir de l'influence des caractéristiques acoustiques du local de réception. Les transmissions indirectes sont supprimées lorsqu'il y a une coupure entre la pièce émission et la pièce réception. Cela peut être réalisé en laboratoire. Soit alors une paroi de surface S et τ le taux d'affaiblissement du flux d'énergie qui traverse cette paroi (dit encore facteur de transmission de la paroi):

τ =W

W2

1

W1, flux d'énergie par seconde du côté de l'émission, W2, flux d'énergie par seconde du côté du local d'écoute. Par définition, l’indice d'affaiblissement acoustique de la paroi, R, est la mesure en décibels de l'inverse de τ .

R = 101

log( )τ

La mesure directe de τ = W2/W1 est très délicate et se trouve d'ordinaire remplacée par la mesure des niveaux de bruit Ll (local émission) et L2 (local réception). En supposant négligeable la transmission latérale du bruit, le calcul montre alors que:

R L LS

A= − +1 2 10log( )

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S, surface de la paroi testée en m², A, aire d'absorption équivalente du local réception en m². Réciproquement, cette formule permet d'estimer l'isolement normalisé que fournira une paroi dont on connaît l'indice R, si l'on ne tient pas compte des pertes par transmission latérale. Dans le cas où Tr = 0,5 s pour toutes les fréquences, la formule de Sabine donne en effet A = 0,32 V; V étant le volume du local réception en m3 et la relation précédente s'écrit:

D RV

Sn = +10 0 32log( , )

L’isolement normalisé d’une paroi dépend de sa surface et du volume du local de réception. Plus la surface de la paroi est petite et plus le volume du local récepteur est grand, meilleur est son isolement normalisé.

3.5. Passage de R à Dn: prise en compte des transmissions latérales En France, dans le domaine de l'isolation acoustique, les constructeurs d'immeubles d’habitat neufs doivent satisfaire à des obligations de résultats. Il est donc utile de disposer de méthodes de calculs simples permettant de prévoir les prestations à mettre en œuvre, en évaluant les isolements acoustiques correspondants. La méthode d'évaluation des isolements acoustique la plus utilisée actuellement consiste a calculer la de Transmission directe par la paroi de séparation connaissant son indice d'affaiblissement acoustique R, et à évaluer globalement I ensemble des transmissions indirectes ou transmissions latérales.

D RV

San = + −10 0 32log( , )

dans laquelle: Dn, exprimé en dB, est l'isolement acoustique normalisé pour une durée de réverbération de référence égale à 0,5 s, V, le volume du local de réception en m3, S, la surface de la paroi de séparation commune deux locaux en m2

"a" correspond à l'évaluation des transmissions latérales: a , où S Nr= + −510

Sr : somme des surfaces, en m2, des parois du local de réception liées à la paroi de séparation et rayonnantes. Il s'agit des cloisons et contre-cloisons en maçonnerie de légère (≤100kg/m2) qui ne sont pas totalement désolidarisées, ainsi que des doublages en mousse rigide (polystyrène expansé d'épaisseur inférieure à 6 cm, polystyrène extrudé et mousse de polyuréthanne à cellules fermées d'épaisseur inférieures à 8 cm, etc.). Sr sera au plus égal à 4. La connaissance de cette limite est importante notamment pour les locaux d'enseignement.

N : nombre de parois du local de réception liées au plancher et doublées par un matériau souple (laine minérale et mousse de polyuréthanne à cellules ouvertes, d'épaisseurs au minimum égales à 4 cm).

Cette méthode donne des résultats satisfaisants lorsque les constructions sont traditionnelles, avec des parois latérales rigides ou souples, non filantes (doublées ou non) et des parois de séparation non doublées. En revanche, lorsque les parois latérales sont filantes ou lorsque les parois de séparation sont doublées de systèmes "masse-ressort", ou sont du type cloison double "masse-ressort-masse", les écarts "prévisions-mesures" obtenus avec la méthode ci-dessus peuvent être très importants.

4. COMPORTEMENT REELS DES PAROIS 4.1. La loi masse-fréquence théorique

L'indice d'affaiblissement théorique Rt entre deux ambiances séparées par une paroi homogène, de dimensions infinies, sans rigidité, est:

Rt = L1 - L2 = 10 log [C (m.f)²] avec: m : la masse par m² de paroi, f : la fréquence du son, C : une constante: C = π/ρc, ρ : masse volumique de l'air, c : vitesse de propagation du son dans l'air.

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4.2. La loi masse-fréquence corrigée (parois simples) Les parois réelles se comportent de façon légèrement différente. Si on trace sur un diagramme l'indice R (en dB) en

fonction de la masse par m² de paroi, on obtient pour une paroi homogène la courbe suivante:

Pour une paroi de 350 kg/m2, R vaut 56 dB, Pour une paroi de 450 kg/m2, R vaut 60 dB. Remarques: - pour une paroi de masse surfacique inférieure à 150 kg/m2, on gagne 5 dB quand on double cette masse. - pour une paroi de masse surfacique supérieure à 150 kg/m2, on gagne 12 dB quand on double cette masse. - dans le cas de paroi à corps creux en béton ou terre cuite, il est prudent de réduire la valeur obtenue de 2 à 4 dB.

L’isolement d’une paroi simple augmente en

général de 4 dB par bande d’octave, mais pour un matériau et une masse donnée la paroi possède une fréquence critique de résonance pour laquelle son isolement diminue

4.3. La loi masse-ressort-masse (parois doubles). L'indice d'affaiblissement acoustique d'une paroi multiple est assez différent de la somme des indices d'affaiblissement

des parois qui la composent.

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Comparaison des gains d’isolement en fonction de la fréquence

Atténuation des fréquences critiques

Liaisons rigides à éviter

Dans le cas d'un double mur composé d'une paroi d'au moins 200 kg/m² et d'un panneau de matériau absorbant fibreux (panneau de laine de verre ou de roche d'environ 50 mm) collé sur une plaque de plâtre de 13 mm d'épaisseur, le CEBTP propose de prendre R', indice de la nouvelle paroi:

R' = 0,5 x R + 36 à 38 dB, R étant l'indice d'affaiblissement de la paroi.

Pour obtenir un bon résultat, on fait jouer au maximum l'effet de paroi double, ce qui implique:

- des parements aussi lourds que possible; - des parements dissymétriques; - un intervalle entre les parements aussi large que possible; - un intervalle entre les parements garni de laine minérale; - des ossatures séparées pour chaque parement. - des enduits sur les parois non homogènes (maçonnerie)

4.4. Indice d'affaiblissement d'une paroi composite Les différents constituants d'une façade (trumeaux, allèges, fenêtres) peuvent être testés et donc caractérisés par leur indice

R respectif. La figure ci-contre permet de trouver l'affaiblissement résultant en fonction du rapport des surfaces. Considérons un mur en blocs de béton, comportant une fenêtre: - surface du mur = 8 m², R1mur = 54 dB - surface de la fenêtre = 2 m², R2fenêtre = 28 dB d'où R1mur - R2fenêtre = 54 - 28 = 26 dB S1mur/S2fenêtre=8/2=4 d'où R1mur - R = 19 dB et R = R1mur - 19 = 35 dB. Conclusion: L'indice d'affaiblissement global de la paroi est plus proche de celui de la fenêtre que de celui du mur. Pour augmenter les performances acoustiques d'une paroi composite, il faut renforcer le point le plus faible.

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5. Les bruits d'impact Contrairement aux bruits aériens, les bruits d'impact ont leur origine dans l'excitation directe d'une paroi par une force. Il s'agira, par exemple, du choc d'un objet contre la paroi (bille, meuble, marteau, etc.) ou de l'impact des chaussures sur le sol, mais aussi de bruits d'équipement, lorsqu'une machine tournante est en contact avec la paroi (machine à laver, etc.). Les bruits d'impact sont rayonnés aux locaux par voie solidienne; et, bien entendu, rien ne distingue les vibrations ainsi engendrées de celles que communiquent aux parois les bruits aériens émis dans les locaux, sinon les énergies en jeu. Dans les bâtiments d'habitation, dans les locaux scolaires, dans les établissements hospitaliers, la transmission du bruit des pas constitue un aspect essentiel de l'isolation acoustique. En effet, lorsqu'on marche sur un plancher, le choc des souliers ébranle ce plancher et provoque un bruit perceptible à l'étage inférieur. Il est possible d'amortir ces bruits d'impact au moyen d'un revêtement de sol: moquette, dalle flottante, etc. Pour choisir les solutions appropriées, il y a lieu d'effectuer la mesure du bruit et de caractériser l'efficacité acoustique des différents revêtements de sol.

5.1. Mesure du bruit d'impact On ne peut, comme dans le cas des bruits aériens, définir l'isolement par une différence de niveaux acoustiques, puisqu'il est impossible de préciser le niveau acoustique à l'émission. On doit donc se borner à effectuer les mesures de niveau dans le local réception, et les étalonner en utilisant une source d'impacts normalisée internationalement: la machine à chocs. Le niveau de bruit transmis par la machine à l'étage inférieur est en général plus élevé que celui des pas en revanche, cela donne de la commodité pour mesure parce qu'il se situe au-dessus de la plupart des bruits de fond. Il reste que l'effet produit a peu de rapports avec la marche normale, mais permet tout de même de qualifier un produit pour son efficacité à absorber les bruits de choc.

5.2. Isolements au bruit d'impact La source de bruit étant ainsi normalisée, contrairement aux bruits aériens, on ne parlera que de niveau de pression acoustique normalisé de bruit de choc, noté Ln.

L LA

An p= +100

log( ) L L T

Tn p

r

= +10 0log( )

lesquelles peuvent donner des valeurs de Ln non identiques, comme précédemment pour Dn. Lp est le niveau de pression acoustique mesuré dans le local de réception pendant le fonctionnement de la machine à chocs normalisée dans le local émission . To et Ao sont respectivement la durée de réverbération et l'aire d’absorption équivalente de référence définies précédemment. Les mesures se font par bandes de fréquences centrées dans l'intervalle 100-5000 Hz. On peut également leur appliquer la pondération A et en déduire des niveaux globaux des bruits de chocs. Des précautions sont également à prendre pour la mesure, en particulier eu égard à la zone où le son réverbéré est prédominant.

5.3. Efficacité acoustique du revêtement 5.3.1. Essai normalisé

Les définitions précédentes concernent un plancher tout entier, et les mesures correspondantes, sont réalisées sur chantier ou dans des locaux meublés. Pour apprécier l'amélioration apportée par un revêtement de sol ou par des éléments isolants incorporés au plancher (dalle flottante. par exemple), on mesure Ln1 avec le plancher nu ou sans système isolant, puis Ln2 lorsque l'isolant a été mis en place. Les essais se font dans un laboratoire à deux niveaux, séparés par une dalle pleine en béton armé de 14 cm d'épaisseur. Les mesures sont effectuées par bandes de tiers d'octave centrées sur les fréquences comprises entre 100 et 5000 Hz.

5.3.2. Amélioration On déduit de ces mesures les niveaux normalisés Lnl et Ln2 en dB, et on appelle amélioration la différence arithmétique:

∆L L Ln n= −1 2 L'efficacité aux bruits de chocs, indiquée par le laboratoire et par les fabricants de revêtements, comporte les deux éléments (Ln2, ∆L). Comme l'indice d'affaiblissement acoustique R d une paroi, le ∆L d'un revêtement de sol est une valeur caractéristique du produit. ∆L est indépendant de l'épaisseur du plancher en béton. Pour d'autres types de planchers, plus sonores aux impacts comme le plancher à hourdis, il est alors conseillé de prendre une marge de sécurité, par exemple en choisissant un revêtement qui conduirait avec dalle pleine à un niveau Ln de 65 dB au moins, lorsqu'on vise à obtenir une valeur de 70 dB in situ.

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6. La Nouvelle Réglementation Acoustique (NRA) Les arrêtés du 30 juin 1999 pour les logements

6.1. Isolation acoustique aux bruits aériens DnTA

Local d’émission Pièces du logement réception pièce principale cuisine et salle d’eau Local d’un logement à l’exclusion des garages individuels

53 50

Circulation commune intérieure au bâtiment

40 37

Local d’activité 58 55 Garage individuel d’un logement et garage collectif

55 52

6.2. Isolation acoustique aux bruits d’impact L’nTW

Les textes limitent la réception des bruits d’impacts sur le sol aux seules pièces principales des logements lorsque la machine à chocs normalisée fonctionne à l’extérieur du logement testé. Les valeurs maximales des niveaux de pressions acoustiques sont de 65 dB pour la NRA.

6.3. Isolation acoustique aux bruits d’équipement

Equipements visés Local de réception LnTA limite Appareil individuel de chauffage d’un logement

Pièces principales du logement

35 dB

Cuisine du logement 50 dB Appareil individuel de climatisation dans un logement

Pièce principale ouverte sur une cuisine

40 dB

Pièces principales du logement

35 dB

Cuisine du logement 50 dB Ventilation mécanique au débit minimal

Pièces principales 30 dB

Cuisines 35 dB Equipement individuel d’un logement

Pièces principales des autres logements

30 dB

Cuisines des autres logements

35 dB

Salles d’eau des autres logements

35 dB

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7. LA CERTIFICATION DES BAIES VITREES

Ce principe, appelé certification, est établi à partir des procès verbaux de mesures de laboratoire et se caractérise par un suivi dans le temps du maintien de la performance. L'organisme certificateur prélève périodiquement, dans la production de l'industriel concerné, des produits finis pour les soumettre à de nouveaux essais. La certification est maintenue si la fluctuation de la performance se situe dans des limites préétablies. L'acoustique et la thermique font l'objet d'une certification commune pour les fenêtres, portes-fenêtres et baies vitrées: il s'agit du certificat Acotherm dont le dernier protocole technique date du 29.01.91. Lorsque l'élément est équipé d'origine d'une entrée d'air, l'écriture ACn est suivie de la lettre B, par exemple: AC2B. Les objectifs fixés réglementairement imposent de protéger les pièces principales et les cuisines des bruits de l'infrastructure des transports terrestres et aériens. L'isolement, mesurable sur place lors de la réception des ouvrages, s'applique à toute la façade et, le cas échéant, à la toiture lorsque celle-ci participe à la protection contre les bruits de l'espace extérieur. Chaque produit mis en œuvre concourt à l'obtention du résultat mais n'assume pas seul cette fonction.

Les principaux acteurs de cette protection sont: - la fenêtre, - la maçonnerie, - l'allège si elle n'est pas maçonnée, - l'entrée d'air de ventilation (sauf certification ACn B), - éventuellement la toiture et sa sous-face.

Le respect de l'objectif réglementaire oblige à prendre en compte, dans un calcul, chaque constituant de la façade et pas uniquement la fenêtre. On conçoit qu'à façade égale par ailleurs, une petite fenêtre laissera entrer moins de bruit qu'une grande ! Une approche suffisamment précise peut être faite à l'aide d'abaques et de tableaux du cahier 1855 de juin 1983 du CSTB auquel le lecteur se reportera pour plus d'informations. Les essais en laboratoire s'effectuent dans des conditions normalisées de métrologie. En particulier le champ sonore produit pour attaquer les fenêtres est du type réverbéré diffus. Dans la réalité, ce type de champ sonore n'existe pas et lorsque l'agression de la façade s'en éloigne trop, la performance de la fenêtre décroît . Pour une incidence rasante, on estime cette perte à 4 dB. Le certificat ACOTHERM certifie: la classe d'isolation acoustique AC Le niveau d'isolation thermique Th Les fenêtres doivent obligatoirement comprendre leur vitrage et celui-ci doit être posé en usine .

7.1. L'isolation acoustique: AC Les classes sont définies généralement pour des menuiseries ne comportant pas de dispositif d'entrée d'air incorporé, mais elle peuvent aussi s'appliquer à des menuiseries équipées en usine de tels dispositifs (l'indice de la classe est alors complété par la lettre B).

Classe

Indice d'affaiblissement acoustique R route vis-à-vis d'un bruit de trafic routier

AC1 ou AC1B ≥ 28 dB(A) ou ≥ 26 dB(A) AC2 ou AC2B ≥ 33 dB(A) ou ≥ 31 dB(A) AC3 ou AC3B ≥ 36 dB(A) ou ≥ 34 dB(A) AC4 ou AC4B ≥ 40 dB(A) ou ≥ 38 dB(A)

7.2. L'isolation thermique: Th Les menuiseries sont caractérisées par leur niveau selon la valeur de leur coefficient K d'ouvrage nu (Kn) exprimé en W/m2.K.

Niveau coefficient Kn en W/m2.K. Th 1 4,75 ≥ Kn > 4,35 Th 2 4,35 ≥ Kn > 3,65 Th 3 3,65 ≥ Kn > 3,25 Th 4 3,25 ≥ Kn > 2,95

Th 5 2,95 ≥ Kn > 2,55 Th 6 2,55 ≥ Kn > 2,25 Th 7 2,25 ≥ Kn > 2 Th 8 2 ≥ Kn > 1,8 Th 9 1,8 ≥ Kn

Les performances thermiques de la fenêtre sont dépendantes essentiellement de l'épaisseur du vitrage et de la lame d'air entre vitres. Le coefficient de transmission thermique utile K à prendre en compte dans les calculs selon le DTU de juillet 1988 est donné dans le tableau ci-après: Type de vitrages

Epaisseur de la lame

Coefficient de la

coefficient K jour/nuit (W/m2*K)

d'air entre vitres (mm)

fenêtre nue (W/m2.K)

avec bonne fermeture

autres cas

Vitrage simple

4,2 3,2 3,6

Vitrages 6 (5 à 7) 2,9 2,3 2,6 isolants 8 (7,1 à 9) 2,7 2,2 2,4

(doubles) 10 (9,1 à ll) 2,7 2,2 2,4 12 (12,1 à 13) 2,6 2,1 2,4

Calcul effectué sur une fenêtre à la française 2 vantaux 1,40 x 1,40 m

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8. Dispositions constructives

1 Isolant laine de roche 2 Enduit de plâtre 3 Matériau résiliant 4 Dalle flottante

Joint de dilatation comblé d’isolant

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9. TERMINOLOGIE Absorption acoustique : Réduction de la puissance acoustique résultant de la propagation du son dans un milieu par dissipation, ou de son passage d'un milieu à un autre l'expression usuelle exprimant la performance des produits est le coefficient α Sabine. Affaiblissement acoustique : Diminution de l'intensité acoustique entre deux points situés de pari et d'autre d'un obstacle. Aire d'absorption équivalente :

A Aii

n

i==∑α

1

α Sabine : coefficient (sans dimension) exprimant le rapport entre l'énergie sonore incidente et l'énergie réfléchie. Pour un produit donné, la mesure conventionnelle en laboratoire de α Sabine est effectuée sur une surface conventionnelle de 12 m² de ce produit, la valeur de ce coefficient variant entre 0 et 1 . Plus le produit est absorbant, plus la valeur s'approche de 1 . Dans le cas de surfaces géométriques complexes de produit, les résultats de mesure de la performance en absorption sont exprimés en "aire d'absorption équivalente" A en m² du produit. Bruit : le bruit est un ensemble de sons perçus par l'oreille. Bruit de chocs : voir la rubrique "Transmission directe". Bruit route : C'est un niveau de bruit normalisé plus riche en fréquences graves que le bruit rose. Il permet de mesurer les bruits pro venant de l'espace extérieur. Il est principalement conditionné par les bruits de roulement des véhicules sur la chaussée. Chambre sourde : Salle à l'intérieur de laquelle le champ réverbéré est suffisamment faible pour que l'on se trouve dans les conditions voisines du champ libre. Champ réverbéré : voir "Réverbération". Décibel : C'est l'expression de la mesure du niveau de bruit, le dB est une mesure physique. le dB(A) est une mesure qui tient compte de ce qu'entend l'oreille humaine (dB physiologique). ∆L:

Indice d’efficacité des revêtements de sols et dalles flottantes. C'est l'expression du résultat de mesures de laboratoire exprimant la performance du produit. Il permet de les comparer. Dn Mesure in situ qui traduit l'isolation acoustique d'un système constructif complet. Elle intègre outre les transmissions directes, les transmissions parasites et latérales. DnTA: Mesure normalisée qui intègre la correction due au temps de réverbération du local considéré. Durée de réverbération : voir "Réverbération". Facteur de transmission : A une fréquence déterminée, ou pour une bande de fréquences déterminées, ou pour un bruit de spectre déterminé et dans des conditions spécifiées, pour un élément donné, le rapport de la puissance acoustique transmise par cet élément à la puissance acoustique incidente. Fréquence : Elle s'exprime en hertz : c'est le nombre de vibrations par seconde. Elle permet de distinguer les sons graves, médium; aigus. indice d'affaiblissement acoustique : C'est une mesure normalisée, effectuée en laboratoire, exprimant la performance acoustique d'un produit ou d'un système constructif. Cette mesure ignore les transmissions latérales. l'expression conventionnelle est R. Cette mesure permet de comparer la performance des matériaux, produits ou systèmes constructifs entre eux.

R L LS

A= − +1 2 10log( )

où L1 et L2 sont les niveaux de la pression acoustique dans le champ réverbéré des deux locaux d'émission et de réception. S est l'aire de la paroi séparative. A est l'aire d’absorption équivalente de la salle de réception, R est exprimé en dB pour une fréquence ou une bande de fréquences. i est exprimé en ii (A{ pour l'ensemble du spectre (rose ou roulier). isolation acoustique : ferme générique exprimant l'ensemble des systèmes constructifs ou procédés mis en œuvre pour obtenir des isolements acoustiques déterminés. ., isolation aux bruits aériens : Elle intéresse l'isolation acoustique inférieure au logement et l'isolation acoustique par rapport à l'espace extérieur (Bruit rose, Bruit route).

isolation aux bruits d'équipements : Elle intéresse les niveaux de bruits générés par les équipements de tous types intégrés à la construction (ascenseur, chaufferie, chaudière, ventilation). Isolation aux bruits d'impacts : Elle qualifie l'isolation aux bruits de chocs. Isolement acoustique : Diminution de l'intensité acoustique entre deux points donnés situés, l'un à l'extérieur d'une enceinte, l'outre à l'intérieur de cette enceinte. Isolement acoustique brut d'espace extérieur vers un local : l'émission est à l'extérieur du local à une distance de 2 mètres par rapport à la paroi. Isolement acoustique brut d'un local à un autre : Différence entre le niveau de bruit à l'émission et niveau de bruit à la réception. Cette mesure est effectuée en laboratoire ou in situ à l'aide d'une chaîne de mesure normalisée. . les résultats sont donnés pour une fréquence (en dB), ou une bande de fréquences (dB) ou globalement pour l'ensemble du spectre dB (A). Isolement acoustique normalisé en laboratoire : Isolement acoustique brut obtenu entre une salle d'émission ou l'extérieur et une salle de réception ayant une aire d'absorption équivalente donnée.

D L L AAn = − +1 2

010log( )

A0 est pris habituellement égal à 10 m². Isolement acoustique normalisé in situ : Isolement brut obtenu entre une salle d’émission ou l'extérieur et une salle de ayant une durée de réverbération de référence.

D L L TTn

r= − +1 20

10log( )

T0 est pris habituellement égal à 0,5 seconde pour les locaux d'habitation. Ln : Mesure de laboratoire qualifiant l'isolation aux bruits de choc. Lnw : Comme pour Rw, c'est l'expression normalisée utilisée dans les autres pays de la Communauté Européenne, elle exprime l'indice d'efficacité des revêtements de sols et dalles flottantes par rapport à une courbe de référence. Résistance spécifique au passage de l'air :

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Capacité d'un produit à résister à l'écoulement de l'air au travers de celui-ci. Cette mesure normalisée s'effectue en laboratoire et est exprimée en (Rayl/cm). Réverbération : Terme générique exprimant la persistance d'un son dans un espace clos ou semi-clos après interruption de la source de bruit. On appelle "champ réverbéré" le champ acoustique qui se superpose au champ produit directement par une source sonore à l'intérieure d'une enceinte close, et qui est dû aux réflexions multiples du son sur les parois. Salle réverbérante : salle de mesure dont : le champ réverbéré est le plus diffus possible et dont la durée de réverbération est la plus longue possible. Durée de réverbération : exprimée de façon normalisée par le terme "Tr", cette mesure physique correspond, pour une fréquence donnée, en un point donné, à l'intervalle de temps correspondant à une décroissance de 60 dB du niveau d'intensité acoustique initial lorsque la pente ou le taux de décroissance

est à peu près constant au "cours de la réverbération. Rw : C'est la mesure d'isolement normalisée utilisée à ce jour par l'ensemble des pays de la Communauté Européenne. Comme le 1 il caractérise l'indice d'affaiblissement d'un matériau ou produit de construction et indique l'isolation par rapport à une courbe de référence. Salle réverbérante : Voir la rubrique "réverbération". Son : Vibration rapide de la pression de l'air, il est caractérisé par son niveau et sa fréquence. Transmission directe : Bruits de chocs normalisés : mesure normalisée, en laboratoire, exprimant le niveau de bruit à travers le plancher de locaux superposés. Bruit produit par une machine normalisée frappant sur le plan" cher

du local, et mesuré dans le local du dessous, la machine à chocs normalisée est définie dans la norme NFS 3 1002. Cette mesure est corrigée de la valeur de coefficient d'absorption de la pièce de réception. Niveau brut transmis du bruit de chocs normalisés : cette mesure normalisée ne prend pas en compte la correction due à l'absorption du local de réception. Niveau normalisé de bruit de chocs in situ : la durée de réverbération pour cette mesure est prise conventionnellement à 0,5 seconde. Efficacité d'un revêtement de sol : différence, pour une bande de fréquences, déterminée, des nivaux normalisés de " bruit de chocs avec et sans revêtements, dans des conditions spécifiées. Transmission indirecte : Transmission du son d'une salle dans laquelle se trouve une source acoustique 'vers une salle contiguë, ne, s'effectuant pas par la paroi séparatisme mais par les parois latérales.

SIX PRINCIPAUX POINTS A RETENIR

1. Absorber n'est pas isoler: matériaux indices et techniques n'ont rien de commun. 2. Le matériau miracle n'existe pas: doublages minces, feuilletés viscoélastiques, bois, liège, plomb, latex, plâtre, etc. ne sauraient

résoudre à eux seuls tous les problème que pose l'acoustique. 3. Les indices mesurés en laboratoire ne peuvent pas être transposés sans précautions à une réalisation de chantier: les conditions

de l'essai doivent être comparées à celles prévues pour la mise en œuvre. 4. Simuler n'est pas mesurer: aucune simulation ne remplace un essai en laboratoire; d'autant que la validité des résultats dépend du

mode physique instrumenté, des données d'entrées, etc. 5. Les «derniers» dB sont les plus difficiles à atteindre. On passe aisément de 0 à 30 dB d'isolement, mais beaucoup plus difficilement

de 50 à 80 dB. 6. Attention aux arguments fallacieux: tel survitrage qui «coupe le bruit de moitié, ne le réduit que de 3 dB, ce qui est imperceptible. Telle fenêtre qui le « coupe à 90% », le réduit en fait de 10 dB... On peut alors être très loin des 30 dB d'isolement global minimum de façade exigés notamment par la NRA.

COMPRENDRE LES PERFORMANCES ACOUSTIQUES MESURES EN LABORATOIRE Indice unique d'absorption Plus αw est élevé, plus importante est l’absorption. αw Niveau de puissance acoustique Plus Lw est faible, plus l’équipement est silencieux. Lw Performance acoustique des bouches d'entrée d'air et de ventilation Plus Dne est élevé, meilleure est la performance. Dne Affaiblissement acoustique au bruit aérien Plus Rw est élevé, meilleure est la performance Rw Amélioration au bruit aérien Plus ∆Rw est élevé, meilleure est la performance ∆Rw Affaiblissements aux bruits d'impacts Plus ∆Lw est élevé, meilleure est la performance ∆Lw MESURES SUR SITE Isolement normalisé au bruit aérien Plus DnTA est grand, meilleure est l'isolement. DnTA Niveau de pression acoustique résiduelle normalisé aux bruits d'impacts Plus LnTA est petit, meilleure est l'isolement LnTA

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