Planchers + Acoustique salles. UCL Cours 4 Marcelo Blasco

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1 Planchers + Acoustique salles UCL Cours 4 Marcelo Blasco

2 Index acoustique cours 4 Planchers en bois / revêtements Acoustique des salles Vrai ou faux?

3 Isolation bruit aérien paroi double 1 transmission par 3 chambres 2 transmission structurelle transmission MRM

4 Comparaison MRM/modèle 3 chambres R MRM 18 db/oct 12 db/oct 3 chambres d: épaisseur vide (m) fr 172/d Fréquence (Hz)

5 Plancher simple en bois 18 mm OSB ca 170 R w(c;ctr)= 25(0;-1) db L n(ci)= 92 db ca. 63 ca. 63

6

7 Amélioration par plafond suspendu INDEPENDANT CEILING FRAME a fig c fig. 2c R w(c;ctr)=49(-1;-4) db L n(ci)= 65 db

8 Conclusion: amélioration par le bas bruit aérien 1. A partir d une fréquence déterminée (f=172/d) la transmission par MRM sera dominée par transmission 3 chambres 2. L isolation est alors déterminée par la somme des isolations respectives des composants 3. Il est déconseillé d enlever un vieux plafond existant avant une rénovation

9 Plancher de base maisons 19ème siècle 18 mm OSB ca 170 R w(c;ctr)=39(-2;-6) db L n(ci)= 81(-1) db ca. 63 ca. 63

10 Rénovation par le haut 1. Ces solutions sont surtout efficaces pour l isolation au bruit d impact 2. Pour l isolation au bruit aérien la fréquence de résonance se trouve la plupart du temps trop haut

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12 Amélioration générale bruit d impact Divers systèmes possibles: planchers nouveau revêtement sur une sous-couche résiliente: 1m² sur 1 m² (type 1) (ex. plaques de gypse à fibres renforcées sur laine minérale haute densité, plaques-osb sur mêmes produits, ) nouveau revêtement sur produit résilient linéaire (ex. panneaux en queue d aronde sur produit résilient ) Rem.: les exemples sont mesurés en R w (=mesure en labo + flanking)

13 ca 70 à 80 ca 170 ROCKWOOL 501, 10 cm breed, 25 mm, kg/m3 kifbeton, 45 à 60 mm, 2500 kg/m3, ca. 70 kg/m2 18 mm OSB zelfdragende gewalste stalen, zwaluwstaartplaten, d=0.5 mm LEWIS (REPPEL NL) 12.5 mm FERMACELplaat, ca 12 kg/m2 overlap volgens lengte: 50 à 100 mm op balk breedte: 1 overlapping golf R w(c;ctr)= 48 (-1 ;-5) db L n,w(ci)= 66(-1 ) db ca 70 à 80 ROCKWOOL 501, 25 mm, kg/m3 ISOVER glaswol SF525, 25 mm, 16 kg/m3 kifbeton, 45 à 60 mm, 2500 kg/m3, ca. 70 kg/m2 Amélioration par le haut ca 170 zelfdragende gewalste stalen, zwaluwstaartplaten, d=0.5 mm 18 mm OSB LEWIS (REPPEL NL) 12.5 mm FERMACELplaat, ca 12 kg/m2 ca. 63 ca. 63

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15 Amélioration par le haut R w(c;ctr)= 38 (-1 ;-5) db L n,w(ci)= 77 (0 ) db ISOVER ISOLFLOOR 27.5 mm (gipsvezelkartonplaat met glasvlies) ca mm OSB ca. 63 ca. 405 ca. 63

16 ca 70 à 80 ca 170 ISOVER glaswol SF525, 25 mm, 16 kg/m3 ROCKWOOL 501, 25 mm, kg/m3 kifbeton, 45 à 60 mm, 2500 kg/m3, ca. 70 kg/m2 zelfdragende gewalste stalen, zwaluwstaartplaten, d=0.5 mm 18 mm OSB LEWIS (REPPEL NL) 12.5 mm FERMACELplaat, ca 12 kg/m2 R w(c;ctr)> 53 (-2 ;-7) db L n,w(ci) < 61(3 ) db 12.5 mm GYPROC gipskartonplaat, ca 10 kg/m2 ca. 63 ca. 63 ca 70 à 80 ROCKWOOL 501, 10 cm breed, 25 mm, kg/m3 90 kg/m³ kifbeton, 45 à 60 mm, 2500 kg/m3, ca. 70 kg/m2 overlap volgens lengte: 50 à 100 mm op balk breedte: 1 overlapping golf Amélioration par le haut et par le bas ca 170 zelfdragende gewalste stalen, zwaluwstaartplaten, d=0.5 mm 18 mm OSB LEWIS (REPPEL NL) 12.5 mm FERMACELplaat, ca 12 kg/m mm GYPROC gipskartonplaat, ca 10 kg/m2

17 Amélioration par le haut et par le bas R w(c;ctr)= 45 (-3 ;-10) db L n,w(ci)= 73(3 ) db ISOVER ISOLFLOOR 27.5 mm (gipsvezelkartonplaat met glasvlies) ca mm OSB ca. 63 ca. 63

18 Amélioration par le haut et par le bas R w(c;ctr)= 47 (-2 ;-9) db L n(ci)= 70(3 ) db ISOVER ISOLFLOOR 27.5 mm (gipsvezelkartonplaat met glasvlies) ca mm OSB ca. 63 ISOVER UNIROL 140 mm ca. 63

19 Solutions confort Ces solutions remplissent les conditions suivantes: DnT,w > 54 db et L n,w < 54 db

20 ca 70 à 80 ca 170 ISOVER glaswol SF525, 25 mm, 16 kg/m3 ROCKWOOL 501, 25 mm, kg/m3 kifbeton, 45 à 60 mm, 2500 kg/m3, ca. 70 kg/m2 zelfdragende gewalste stalen, zwaluwstaartplaten, d=0.5 mm 18 mm OSB LEWIS (REPPEL NL) 12.5 mm FERMACELplaat, ca 12 kg/m2 R w(c;ctr)> 53 (-2 ;-7) db L n,w(ci) = 61(3 ) db 12.5 mm GYPROC gipskartonplaat, ca 10 kg/m2 ca. 63 ca. 63 ca 70 à 80 ROCKWOOL 501, 10 cm breed, 25 mm, kg/m3 kifbeton, 45 à 60 mm, 2500 kg/m3, ca. 70 kg/m2 overlap volgens lengte: 50 à 100 mm op balk breedte: 1 overlapping golf Amélioration par le haut et par le bas ca 170 zelfdragende gewalste stalen, zwaluwstaartplaten, d=0.5 mm 18 mm OSB LEWIS (REPPEL NL) 12.5 mm FERMACELplaat, ca 12 kg/m mm GYPROC gipskartonplaat, ca 10 kg/m2

21 Amélioration par le haut et par le bas R w > 60 db L n,w(ci) < 53 db ISOVER ISOLFLOOR 27.5 mm (gipsvezelkartonplaat met glasvlies) ca mm OSB ca 320 ca. 63 ISOVER UNIROL 140 mm ca. 63 metalen profielen 50 x 70 mm2 2 x BA13 GYPROC (12.5 mm)

22 Amélioration par le haut et par le bas R w > 64 db L n,w(ci) < 47 db ISOVER glaswol SF525, 25 mm ca mm OSB 18 mm x100 mm breed, lambourdes, d. 600 mm ca 320 ca. 63 ISOVER UNIROL 140 mm ca. 63 profiles métalliques 50 x 70 mm² 2 x BA13 GYPROC (12.5 mm)

23 ca 70 à 80 ca 170 ISOVER glaswol SF525, 25 mm, 16 kg/m3 ROCKWOOL 501, 25 mm, kg/m3 kifbeton, 45 à 60 mm, 2500 kg/m3, ca. 70 kg/m2 zelfdragende gewalste stalen, zwaluwstaartplaten, d=0.5 mm 18 mm OSB LEWIS (REPPEL NL) 12.5 mm FERMACELplaat, ca 12 kg/m2 R w > 64 db L n,w(ci) < 47 db ca mm GYPROC gipskartonplaat, ca 10 kg/m2 ca. 63 ca 70 à 80 ROCKWOOL 501, 10 cm breed, 25 mm, kg/m3 kifbeton, 45 à 60 mm, 2500 kg/m3, ca. 70 kg/m2 overlap volgens lengte: 50 à 100 mm op balk breedte: 1 overlapping golf Amélioration par le haut et par le bas ca 170 zelfdragende gewalste stalen, zwaluwstaartplaten, d=0.5 mm 18 mm OSB LEWIS (REPPEL NL) 12.5 mm FERMACELplaat, ca 12 kg/m mm GYPROC gipskartonplaat, ca 10 kg/m2

24 Planchers pierreux

25 enduit plinthe joint souple revêtement produit résilient chape flottante feuille PE produit résilient (> 80 kg/m³) chape d égalisation support

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28 Etude de cas: rénovation construction béton (planchers: 15 cm / parois: 20 cm) Conclusions 1. Plafond suspendu pas d amél.dans le sens horizontal amélioration moyenne de Ln (vert.) bonne amélioration R (vert.) 2. Doublage légère amélioration horizontale légère amélioration verticale 3. Chape flottante légère amélioration R excellente amél. Ln (vert. et hor.)

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30 Quelques simulations Simulation ACOUBAT (BA10+lain.min.+MS: +5 db(a)) Doublage côté ém. Paroi latérale (cm) Plancher (cm) DnT,w(C;Ctr) (db) amélioration avec 1/2/3/4 LnT,w (db) bloc béton creux 10 béton (-1;-5) 0/1/3/5 56 bloc béton creux 15 béton (-2;-5) 0/1/2/4 55 bloc béton creux 10 béton (-1;-4) 1/3/4/6 52 bloc béton creux 15 béton (-2;-5) 0/1/2/5 51 snelbouw 10 béton (-1;-4) 1/2/4/7 56 snelbouw 15 béton (-1;-4) 1/2/4/6 56 snelbouw 10 béton (-1;-4) 1/2/4/7 52 snelbouw 15 béton (-1;-4) 1/3/4/7 52 bloc gypse 7 béton (-1;-4) 1/2/3/6 55 bloc gypse 10 béton (-2;-5) 0/1/3/5 56 bloc gypse 7 béton (-1;-3) 1/2/4/7 51 bloc gypse 10 béton (-1;-4) 1/2/4/6 51 Rem.: chape flottante sur laine minérale (amélioration 23 db(a))

31 Revêtements

32 Revêtements souples 1. Parquet sur sous-couche (PE, laine minérale, PS, ) problème pour tests: le parquet n est pas normalisé 2. Tapis: donne les meuilleurs résultats 3. PVC: donne des bons résultats avec épaisseur importante (> 5mm). 4. Parquet seul, revêtement pierreux mauvais désolidarisation du plinthe et paroi latérale!!!

33 ISO (1989): rigidité dynamique f r = 1 2 π rigidité masse dynamique surfacique s' m" (MN/m³.m²/kg=m/s².1/m=1/s²)

34 Modèle

35 courbe de réponse η amortissement interne

36 TYPE Epaiss. (m m ) s (M N /m 3) L aine roche E PS XPS L aine verre Caoutchouc PUR (souple) PE Feutre s : tot 17 MN/m³ très bon s : tussen 17 en 20 MN/m³ bon s : hoger dan 20 MN/m³ moins bon étude qualitative

37 Test revêtement

38 Remarques : Pour «lightweight» impact EN ISO 140-série (machine à frappe) Pour «heavy weight» impact selon norme JIS («falling tyre») A plus épais la sous-couche mieux c est (de préférence > 5 mm)

39 Acoustique des salles

40 Thématique - isolation versus absorption - corrections audibilité - acoustique géometrique salle

41 Isolation et Absorption: la balance

42 Isolation

43 absorption Faux plafond barrière acoustique plénum exprimée en labo: Dn,c (valeur unique: Dn,c,w)

44 Amélioration faux plafond + type matériau plaque (=isolation) : épaisseur, + matériau absorption (=absorptie) : type, épaisseur (perforation plaque) + barrière (=isolation+absorption) : épaisseur

45 barrière acoustique (~ + 6 db)

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48 isolation composée

49 Prestations dépendent de: étanchéité isolation armature Plus important quand l isolation faux plafond et majeure et la surface de l armature est majeure Pas d importance si le plafond est seulement absorbant fuites moins importantes si produit absorbant dans le plénum

50 Exemple ex 1 ex 2 ex 3 Si (m²) Ri (db) opp. Si (m²) Ri (db) opp. Si (m²) Ri (db) plafond plafond armature armature Rtot = Rtot = Rtot = Surface plafond 16 m²

51 Absorption

52 Isolation Absorption exemple: laine de verre (5 cm - 60 kg/m³) isolation acoustique (bruit aérien): 5 db absorption acoustique (moy.): 0.7 Plaque multiplex (17 mm kg/m³) isolation acoustique (bruit aérien): 29 db absorption acoustique (moy.): 0.2

53 Isolation absorption bardages ABSORPTION Rw(C;Ctr)=46(-6;-11) db Rw(C;Ctr)=34(-1;-5) db

54 Espace = contours son direct + son réflecté dép. de la structure, finition et mat.surfacique: positive son pérsistant avec beuacoup de réflections réverb zone stationnaire en 3D (fréq. spéc.) ondes stationnaires ou résonance série de échos court (bande fréq. limitée) (flutter) écho

55 Absorption = modifier l expérience acoustique dans une salle Wi Wi α θ, W + W = d a f W i (index d absorption) θ θ θ valeurs entre: 0 et 1 (>1) Wr Wr Wa Wd

56 index d absorption α 1 0,9 0,8 0,7 0,6 Alfa 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 perforation plafond augmente (matériau absorbant dans le creux) f(hz)

57 Influence épaisseur absorbant influence sur fréquences plus épais, plus d absorption dans les basses fréquences

58 Index d absorption α Absorption matériau Fréquence (Hz) matériau ép. (mm) laine de verre (12 kg/m³) laine de verre (55 kg/m³) PU cellulles ouvertes bloc béton Absorption panneaux matériau multiplex 4mm sur gides (2.9 kg/m²) avec creux 60 mm idem avec 40mm laine minérale

59 index absortpion Comparaison avec creux 60 mm absorption résonance fréquence (Hz) absorption poreuse Hardboard: 3.5 mm sur ossature bois: m''=3.3 kg/m² Multiplex: 4 mm sur ossature bois: m"=2.9 kg/m² Panneau aggloméré: 19 mm sur ossature bois: m"=13.5 kg/m²

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63 Faux plafond avec absorption perforation (~20 %) A totale épaisseur matériau absorbant attention pour peintures ou voiles

64 Plaques perforées

65 Absorption bas-fréquentiel avec panneaux

66 Panneaux sandwich

67 type b: Résonateur à membrane Résonateur Helmholtz Absorption < 250 Hz

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69 MDF

70 Améliorations acoustique de salles

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72 Correction 1: temps de réverbération Sabine: T=0.16*V/A (diffus) (spèctre) T haut : 12 m³/personne T bas : 3-8 m³/personne T de la salle moyen: moyenne à 500 et 1000 Hz T diminue de 50 % Lp diminue de 3 db On peut jamais augmenter T (exc. digitalement) absorption avec baffles, plafond absorbant, panneaux

73 1. Critère important: T 2. Dépend de la fonction salle 3. T moyen = ½(T T 1000 ) (en secondes) 4. T trop grand absorber bruit

74 Réverb T (ou T 60 ): dans un point dans l espace pour une certaine fréquence ou bande de fréquence Lp dans un point [db] 60 db t 1 t 2 Temps [s] T 60

75 Calcul T (Sabine) T augmente avec volume T diminue avec surface d absorption dans la salle = surface d absorption équivalent A [m²] A = α ι i S i T=0.16 V / A [s] = [s/m]. [m³] / [m²] Remarques: Dépend de la fréquence T basse fréq. > T haute fréq. Applications musicales: T pour tous les fréq. égal (absorber tous les fréq.) absorption basse fréq. est important

76 Absorption Type a: Matériaux poreux (ép., type, forme) Type b: Résonateurs: membranes (ép. creux, masse) Helmholtz (forme) Type c: Combinaisons Voiles transparantes perforées

77 Transmission bruit de voix plafond réfléchissant plafond absorbant Conclusion: pour bureaux paysagers: il faut faire plus que mettre de l absorbant dans une des deux faces parallèles.

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82 laine de verre 30 mm

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84 type b: Résonateur à membrane Résonateur Helmholtz Mauvaise distribution modes de rés. resonateur Bonne distribution modes de rés. resonateur + mat. absorbant

85 f res (vide)=60/ m d m :masse surf. d:ép. creux (m) f res (vide)=55 (S/lV) l:ép. plaque (m) v:volume creux (m³) S:surface pérforation (m²) remplissage creux avec mat. absorbant absorption plus large fréq. (index d absortion absolut est cép. inférieur)

86 Correction 2: Eviter ondes stationnaires Distribution correcte des modes dans l espace (forme salle irrégulière) (paramètre: rapport dimensions) Eviter salle avec dimensions (h,b,l)=(x,nx,nx) Pas deux parois parallèles et nues

87 Rapports dimensions idéales salle (M.M. Louden) espace régulier distribution régulière des modes très mauvais = modi selon X,Y,Z coïncident Qualité hauteur facteur x facteur y

88 Résonance / Onde stationnaire résonance: vibration à la fréq. naturelle résonance acoustique: amplification de certaines fréq. dans un volume résonance espace: résonance acoustique dans un espace Onde stationnaire: zones stationnaire dans un espace avec haute ou basse pression acoustique

89 Correction 3: Diffusivité sons distribuer le son de manière homogène audibilité: +/- partout la même éviter échos dimensions diffuseur ~ dimensions ondeur de onde à diffuser

90 Flutter écho focalisation son éviter avec murs non-paralleles pas avec absorption (trop dans les moyens fréq. couleur son change trop)

91 Correction 4: Augmentation son direct Panneau réflecteur Dérriere la scène

92 Reflection

93 Application Plafonds courbés concaves : focalisation du son salle réunion

94 Application Plafonds courbées convexe : dispersion du son auditoire

95 Reflection + diffusion

96 Acoustique géométrique

97 Acoustique géométrique et digital salles de théatre salles de cinéma moderne

98 Basses et hautes fréq. acoustique modale acoustique géométrique le plus possible de modi de résonance (chaque volume en a) pour un volume, résonances basse fréq. sont plus néfastes (il y en a moins que des hautes fréq.) modi (f<<) raytracing (f >>) hautes fréq. : facile à absorber ( treble ) basses fréq.: plus difficile, réfraction (contourner un obstacle) ( basse )

99 Forme de la salle Eviter echos: l < 17 m (effet de Haas) Applications musicales: l < 27 m inclinaison, hauteur salle (reflection panneaux) Cinémas modernes: pas de réflections (rectangulaire)

100

101 rayon critique L P = L W + Q 10.log 4 2 ( ) ( ) ϕ, θ 4. 1 α + π. r A r G = Q 16. ( ) ϕ, θ. A ( ) π.1 α distribution correcte des ondes directes et diffuses dépend de la fonction de la salle

102

103 Normalisation Methodes de mesures Européen Valeurs uniques Européen Exigences National

104 Isolation acoustique Méthode de mesure: EN ISO (1985) Dn,c (spectrale) Valeur unique: EN ISO (1996) Dn,c,w

105 Index d absorption Méthode mesure: ISO 354 (1985) α (spectrale) Valeur unique: EN ISO (1997) α w Bruit dans la propre chambre par bruit d impact pas normalisé

106 Vrai ou faux? 1. Dans des sous-couches résilients il y a parfois une couche d aluminium. Est-ce meuilleur pour l acoustique (sur quelle face: en haut ou en bas)? 2. Produits en vrac résilients (ex. billes de caoutchouc) sont meuilleurs que le même produit en matelas in situ? 3. Il est mieux de mettre un sous-produit résilient de 5 mm que deux de 2.5 mm? 4. La rigidité dynamique d un produit est une constante? 5. Classifiez en ordre de décroissance d isolation acoustique pour R et Ln: plancher en: a. poutrelles hourdis céramique b. bois avec gides c. poutrelles hourdis béton d. béton plein

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