L affaiblissement acoustique des cloisons Fermacell en comparaison

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1 Institut pour l acoustique Kühn + Blickle 6314 Unterägeri Gewerbestrasse 9b Téléphone Fax L affaiblissement acoustique des cloisons Fermacell en comparaison Traduit de l allemand par Frédéric Pasquier

2 Introduction Nous avons reçu de FELS-WERKEN Fermacell Sàrl GmbH Suisse le le mandat de de comparer les les qualités qualités acoustiques des des cloisons cloisons en plâtre en plâtre armé armé de fibres de fibres Fermacell Fermacell avec avec d autres d autres systèmes systèmes cloisonnement. de cloisonnement. Nous devions Nous devions en particulier en particulier nous de étendre nous étendre sur l avantage sur l avantage de la densité la densité plus élevée plus élevée des de plaques plâtre armé de plâtre de fibre armé par de rapport fibre aux par plaques rapport des plaques de aux plâtre plaques cartonné. de plâtre L étude cartonné. qui suit L étude met également qui suit met en évidence également les en avantages évidence des les cloisons avantages bicouches des cloisons en regard bicouches des cloisons en regard monocouches. des cloisons Un monocouches. aperçu des Un valeurs aperçu d affaiblissement des valeurs d affaiblissement acoustique exigées acoustique resp. exigées resp. recommandées en fonction de en l utilisation fonction de est l utilisation également recommandées cité. est également cité. Unterägeri, Mai 2000 Beat Kühn Acousticien dipl. SGA Rudolf Blickle Acousticien dipl. SGA De quoi l affaiblissement acoustique d un élément de construction est-elle dépendante? Eléments de construction monocouches L affaiblissement acoustique d un élément de construction dense, monocouche et homogène dépend en première ligne de la masse surfacique (kg/m 2 ). La figure 1 représente l indice d affaiblissement acoustique apparent pondéré R w en fonction de la masse surfacique. Il en ressort que l affaiblissement acoustique n augmente quasiment plus entre 8 kg/m 2 et 30 kg/m 2. La ligne traitillée n est valable que pour des matériaux très souples comme les tôles minces, les matelas en caoutchouc, les tôles en plomb, etc. En plus de la masse de l élément, les caractéristiques élastiques (rigidité) et la perte par frottement intérieur (amortissement) jouent un rôle décisif. La raison pour laquelle, avec les matériaux de construction usuels, l affaiblissement acoustique n augmente quasiment plus dans la plage citée est la suivante: plus un matériau de construction est dense, plus il devient ridige. Et un matériau rigide transmet plus les sons. Eléments de construction bicouches Avec les compositions monocouches, des valeurs d affaiblissement acoustique élevées ne peuvent être obtenues qu avec de très grandes masses. Des affaiblissements acoustiques considérablement plus élevés sont réalisables avec les compositions bicouches. Le comportement technique de l acoustique des compositions bicouches est très simple à comprendre lorsqu on se représente les revêtements comme deux masses reliées entre elles par un ressort (couche d air ou d isolation). La cloison représente un système de vibrations, qui produit une fréquence de résonance (fr). La courbe d affaiblissement acoustique d une cloison bicouche en comparaison avec une cloison monocouche de masse identique est à peu près la même en-dessous de la fréquence de résonance ; dans ses environs il se produit une altération de l affaiblissement phonique. Seul au-dessus de la fréquence de résonance se produit une amélioration. Cette fréquence d une cloison bicouche devrait donc se trouver en-dessous de 100 Hz (plage de l acoustique de la construction 100 à Hz), ainsi une augmentation de l affaiblissement acoustique est atteinte (voir également la figure 2). Indice d affaiblissement acoustique apparent pondéré R W Masse surfacique m 2 1 Indice d affaiblissement acoustique apparent pondéré R w en fonction de la masse surfacique m d un élément de construction monocouche. La ligne traitillée est valable pour les plaques de rigidité particulièrement faible. Remarque : La courbe n a de valeur que pour les éléments qui présentent une certaine dilatation. D autres règles prévalent pour les bandes et les petites surfaces. Indice de protection au son aérien LSM Kg/m2 2

3 Indice d affaiblissement acoustique R 18 db/octave Loi de masse 6dB/octave B peut aussi être une liaison latérale et ne doit pas être, comme montré, un poteau. En principe, plus la liaison du revêtement est ferme, plus l affaiblissement acoustique est faible. L influence de la liaison latérale d un élément de cloison bicouche est présentée à la figure 4. La différence entre une liaison légèrement élastique et une liaison ferme peut sans autre se monter à 6 db. Les profilés C en tôle mince sont comptés comme des liaisons légèrement élastiques. Une sous-construction en bois devrait être pourvue d un lattage perpendiculaire de façon à ce que des valeurs d affaiblissement acoustique similaires soient atteintes. Fréquence f r 2 Courbe d affaiblissement acoustique de principe d une cloison bicouche. Audessus de la fréquence de résonance fr, l affaiblissement acoustique, avec la fréquence, augmente de façon considérablement plus prononcée que dans le cas d une cloison monocouche de masse identique. La ligne traitillée représente l évolution de l affaiblissement acoustique d une cloison monocouche de masse identique. Les points suivants sont d une grande signification pour l affaiblissement acoustique des cloisons bicouches : Masse des revêtements Distance entre revêtements Liaison entre revêtements Amortissement dans l espace vide 3 Chemins de transmission phonique à travers une cloison bicouche (sans les chemins latéraux). Chemin A : transmission par l espace creux de la cloison ; chemin B : transmission par la liaison des revêtements. A propos de chaque point : La masse des revêtements devrait être la plus élevée possible. En outre, le revêtement devrait être le plus souple possible. Si l on compare le plâtre cartonné et le plâtre armé de fibres, il en résulte un net avantage en faveur du plâtre armé de fibres. (Densité du plâtre cartonné : env g/cm3 ; densité du plâtre armé de fibres : env. 1,2 g/cm3.) La distance entre les revêtements devrait être la plus élevée possible. Ceci a néanmoins des limites. A partir de 1,5 m env. de distance, l affaiblissement phonique maximal est atteint. Il se monte à la somme des deux revêtements. Le rapport entre la distance qui sépare les revêtements et la masse est inversément proportionnel, c est-à-dire que pour un même affaiblissement acoustique, la masse peut être deux fois plus faible si la distance entre revêtements est doublée. L influence de la liaison entre revêtements n est pas à sous-estimer. La figure 3 présente les chemins de transmission du son d une cloison bicouche. Le chemin Indice d affaiblissement acoustique R Fréquence 4 Influence, sur l affaiblissement acoustique, de la liaison des éléments d une cloison bicouche : courbe a) liaison par une ossature traversante ; courbe b) liaison par des pièces de bois ; courbe c) liaison légèrement élastique. 3

4 Des revêtements d épaisseurs différentes sont-ils adéquats? Indice d affaiblissement acoustique Les auteurs sont conscients qu il est écrit dans presque tous les manuels d acoustique que l on devrait utiliser des revêtements d épaisseurs différentes dans les compositions de cloisons bicouches car ceux-ci sont d un point de vue acoustique sensiblement plus favorables. Depuis quelques temps, nous nous posions cependant la question : dans quelle proportion (en fonction de la valeur R w) les revêtements d épaisseurs différentes sont-ils plus favorables? Une cloison bicouche composée de plâtre cartonné de même épaisseur supplée à notre démonstration. Les relations avec les murs doubles, les vitrages doubles, etc. ont bien entendu été testés, les résultats sont identiques. A la fréquence limite apparaît un affaiblissement minimum. A cette fréquence, un revêtement en raison de rapports physiques qui ne seront pas développés plus en détail ici transmet une énergie sonore accrue. Plus un revêtement est rigide, plus sa fréquence limite est haute. La fréquence limite des plaques de plâtre cartonné et des plaques de plâtre armé de fibres se situe Fréquence 5 Influence de l amortissement dans l espace creux d une cloison de séparation bicouche composée de 2 plaques de plâtre cartonné de 12,5 mm d épaisseur. courbe a : espace vide courbe b : laine minérale dans les profilés latéraux courbe c : vide complétement rempli de laine minérale courbe d : en comparaison, la plaque de plâtre cartonné simple Pour réaliser l amortissement dans le vide, les feutres en fibres minérales d une densité de 30 à 70 kg/m 3 sont les plus appropriés. Cependant, l espace vide ne doit pas être entièrement rempli (voir figure 5). Dans la pratique, un remplissage de 70 % de l épaisseur et de 80 % de la surface du vide s avère suffisant, pour autant qu aucune exigence d isolation thermique ne soit requise. Il n est donc pas nécessaire de pourvoir à chaque petite pièce manquante comme cela se voit dans la pratique. La différence d affaiblissement acoustique est à peine mesurable et absolument pas audible. Indice d affaiblissement acoustique R Fréquence f 6 courbe de l affaiblissement acoustique d une cloison bicouche dans la plage de l acoustique de la construction. Plus une plaque (de matériau identique) est dense, plus sa fréquence limite est basse. La figure 6 présente la courbe d affaiblissement acoustique d une cloison de séparation bicouche composée de plaques de plâtre cartonné de 9,5 mm d épaisseur. La percée de l affaiblissement phonique dans le domaine de la fréquence limite est considérable. Il est nécessaire, par l utilisation de revêtements d épaisseurs différentes, de diminuer cette percée. Les revêtements d épaisseurs différentes ont des fréquences limites différentes et ainsi deux points de percée qui par contre sont moins fortement prononcés. Si l on prend la moyenne de toutes les fréquences, il en résulte effectivement de meilleures valeurs. Cette valeur moyenne Hz 4

5 Rm n est par contre plus d actualité et à été remplacée par l indice d affaiblissement acoustique apparent pondéré R w qui est bien plus réaliste. En outre, une courbe normée est placée contre la courbe mesurée de façon à ce que la divergence se trouve dans un domaine de tolérance. La position de la courbe normée, prise à 500 Hz, donne la valeur R w. Sur la figure 6, le fait que la divergence se trouve principalement dans la plage inférieure est visible (zone hachurée, figure 6). Cela signifie que dans la pratique, il est plus adéquat d utiliser deux revêtements d épaisseurs identiques mais de masse surfacique plus élevée. Quels avantages ont les plaques de plâtre armé de fibres Fermacell? L avantage repose sur sa masse surfacique élevée. Il ressort de l exposé ci-dessus que la masse des revêtements représente un facteur d influence important. Cet avantage est démontré à l aide d exemple concret. Exigences d isolation acoustique Les valeurs d affaiblissement acoustique des cloisons séparant deux unités d utilisation différente doivent d abord être obtenues selon la norme SIA. Elles dépendent du type d utilisation ainsi que de la sensibilité. De même, le volume du local et la surface de séparation sont à considérer. Une description détaillée se trouve dans la norme SIA 181 «Protection contre le bruit dans le bâtiment». Dans la tabelle suivante, quelques points de repères sont données de façon à savoir à quel niveau, en moyenne, l affaiblissement acoustique exigé est fixé pour qu une utilisation exempte de dérangement soit garantie. Parties de construction/type d utilisation Sollicitation Sollicitation du local normale élevée R w R w Cloisons entre bureaux 40 db 48 db Cloisons entre bureaux et couloirs 40 db 48 db Cloisons à l ntérieur d un appartement ou 42 db 48 db d une maison familiale Cloisons entre salles de classe 45 db 52 db Cloisons entre chambres d hôtels et 50 db 55 db chambres d hôpitaux Cloisons entre appartements 55 db Cloisons entre maisons familiales 65 db* 70 db* juxtaposées Cloisons entre appartements et locaux 65 db* 70 db* industriels, restaurants, etc. * Pour obtenir des valeurs d affaiblissement acoustique de cette ordre, des propositions globales de compositions ne peuvent être faites. Dans ce cas, les parties de construction doivent être bien définies les unes par rapport aux autres. Il est absolument nécessaire de mandater un bureau d ingénieur en acoustique. 5

6 Cloison de séparation avec R w = 42 db Cloison Fermacell 1S15 Epaisseur de la cloison : 100 mm Revêtement : 12,5 mm FC par côté Sous-construction : profilés métalliques Amortissement dans l espace vide : aucun 32 kg/m 2 Compositions comparables Mur en briques brique terre cuite de 7,5 cm crépi des deux côtés Cloison bicouche en plâtre cartonné Cloison en carreaux de plâtre plein 10 cm de plâtre plein *Valeur d affaiblissement acoustique selon la DIN 4109, Beiblatt 1, Tab. 23 : selon les dernières connaissances, ces valeurs ne sont plus atteintes. aucune proposition R w = 42 db R w = 40 db 130 kg/m kg/m 2 6

7 Cloison de séparation avec R w = 52 db Cloison Fermacell 1S11 Epaisseur de la cloison : Revêtement : Sous-construction : Amortissement dans l espace vide : 34 kg/m mm 12,5 mm FC par côté profilés métalliques 60 mm laine minérale à 20 kg/m 3 Compositions comparables Mur en briques brique terre cuite de 22,5 cm crépi des deux côtés Cloison bicouche en plâtre cartonné avec mm de plaques de plâtre cartonné par côté Cloison en carreaux de plâtre plein composition double *Valeur d affaiblissement acoustique selon la DIN 4109, Beiblatt 1, Tab. 23 : selon les dernières connaissances, ces valeurs ne sont plus atteintes. R w = 52 db R w = 51 db* R w = 52 db 305 kg/m 2 52 kg/m kg/m 2 7

8 Cloison de séparation avec R w = 55 db Cloison Fermacell 1S31 Epaisseur de la cloison : 120 mm Revêtement : 12, mm FC par côté Sous-construction : profilés métalliques Amortissement dans l espace vide : 50 mm laine minérale à 20 kg/m 3 58 kg/m 2 Compositions comparables Mur en briques brique terre cuite de 2 12,5 cm crépi des deux côtés Cloison bicouche en plâtre cartonné avec 2 12,5 mm de plaques de plâtre cartonné par côté Cloison en carreaux de plâtre plein composition double * Valeur d affaiblissement acoustique selon la DIN 4109, Beiblatt 1,Tab. 23 : selon les dernières connaissances, ces valeurs ne sont plus atteintes. CH / / A & F / 1500 fr R w = 56 db 360 kg/m 2 R w = 54 db* 77 kg/m 2 R w = 54 db 127 kg/m 2 Renseignements à Renseignements propos des produits: à Xella propos des produits: Systèmes Construction Fermacell Sàrl Suisse Sèche Sàrl Bureau Bureau de de vente vente Suisse Suisse Südstrasse 4 CH-3110 Münsingen Münsingen Telefon: Telefax:

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