BREVET DE TECHNICIEN SUPERIEUR

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1 DOSSIER 11: ACOUSTIQUE 2 Site intéressant : F.Duhamel B.T.S S.C.B.H Page N 1/11

2 -PRODUCTION, PROPAGATION, PERCEPTION D UN SON COMMENT S EN ISOLER? (Partie 2) (Partie 2) I)ISOLATION ACOUSTIQUE. Le bruit est une superposition de sons de niveaux acoustiques et de fréquences différents. L exposition au bruit peut être source de fatigue, de troubles auditifs ou même d accidents. Lors de la conception d une nouvelle construction, le choix des matériaux est adapté à l usage des futurs locaux (habitation, local industriel, salle de concert..) et à ses qualités acoustiques requises. Quand l onde sonore rencontre une paroi, l énergie transportée par cette onde est décomposée en : absorption, transmission, réflexion. L importance relative de chaque composante est caractéristique du matériau constituant la paroi. Onde réfléchie E 3 niveau sonore du local d émission Li Onde incidente E Cloison E 1 Onde transmise E 2 Niveau sonore du local de réception : Ltr affaiblissement =Li-Ltr E :Energie transportée par l onde incidente E 1 :Energie absorbée par la paroi E 2 :Energie transmise E 3 :Energie de l onde réfléchie E=E 1 +E 2 +E 3 L absorption dépend de la masse surfacique du matériau (en kg/m²) et de la fréquence du son. L affaiblissement acoustique en fonction de la masse surfacique est donné par des abaques. L indice d affaiblissement R d une paroi simple est, en première approximation, donné par la loi de masse pour des fréquences supérieures à la fréquence de résonance de la paroi. La masse surfacique m s étant en abscisses. R dépend du matériau constituant la paroi et de la fréquence des sons transmis Voir document Exemple : la masse volumique d une vitre (glace) est de 2500kg/m 3, déterminer la masse surfacique si ll épaisseur est de 8 mm puis de 12mm, vérifier ces valeurs sur l abaque. En déduire leur affaiblissement. Relation entre facteur de transmission et affaiblissement phonique Soit une paroi possédant un coefficient de transmission :. Le facteur ou coefficient de transmission = Ptr/Pi=Itr/Ii L affaiblissement phonique de la paroi est R= Li-Ltr Li=10 log Ii/I 0 Ltr=10 log Itr/I 0 R= Li-Ltr =10 log Ii/I 0-10 log Itr/I 0. R= 10 log (Ii/I tr ) =10 log (1/ )=-10 log R est donné par le fabricant, le bruit utilisé pour les mesures est un bruit dit rose, il sert de bruit d émission de référence. De l autre côté de la paroi le niveau sonore est égale au niveau sonore de la face d entrée R : Ltr=Li-R F.Duhamel B.T.S S.C.B.H Page N 2/11

3 Pour des cloisons homogènes, rigides, indéformables et de grandes dimensions par rapport à la longueur d'onde, l'affaiblissement peut-être donné par des formules empiriques faisant intervenir µ, la masse surfacique. Exemple : Si la paroi est dans l'air, on a, par exemple, pour 500 Hz : - Si µ < 200 kg.m -2 aff = 13,3 log µ - Si µ > 200 kg.m -2 aff = 15 log 4µ Si la paroi est constituée de plaques de juxtaposées, on a : s 1, s 2, s 3, sont les surfaces respectives, 1, 2, 3, leur facteur de transmission, et celui de la paroi, S la surface totale: Si les plaques sont les unes contre les autres, l'onde sonore doit les traverser les unes après les autres. On a alors: = II)Temps de réverbération. Phénomène : Dans un local vide,un son persiste quelques temps après son émission puis decroît jusqu'à devenir inaudible Il faut tenir compte des possibilités d amplification du son par effet de réverbération. La durée de réverbération est donnée par la formule de Sabine : T=0,16.V/A V :Volume du local A : Absorption totale du local A dépend des surfaces absorbantes S et des coefficients d absorption (voir document) A= i.s i La durée de réverbération est le temps mis par l intensité sonore à décroître jusqu'à un millionième de sa valeur initiale( -60 db). L expérience à permis de définir pour chaque catégorie de local, le temps de réverbération idéal : Salle de conférence de 0,4 à 1s suivant le volume de la salle, grande salle de concert de 1,4 à 2,5s Pouvoir absorbant d un local : PA = i Si Stot F.Duhamel B.T.S S.C.B.H Page N 3/11

4 Diminution du niveau sonore après correction acoustique : PA1 = pouvoir absorbant de la salle avant traitement acoustique PA2 = pouvoir absorbant de la salle après traitement acoustique N = 10 log PA2 PA1 Exemple : Soit un mur de séparation en brique de 25 m² ayant un coefficient d absorption de α m =0,04 dont la moitié est recouverte d un rideau long épais avec plis portant le coefficient d absorption α r à 0,5. Déterminer l aire d absorption totale et en déduire la valeur du pouvoir absorbant PA1. Calculer le pouvoir absorbant PA2, si le rideau recouvre l ensemble du mur. En déduire la diminution du niveau sonore, ΔN. Temps de réverbération optimum. Le temps de réverbération optimum est donné, de façon empirique, par la formule de Sabine a est un coefficient qui dépend de la nature de la manifestation (0,8<a<1,3) V : volume du local En tenant compte de l intensité sonore des sources d émission : III)Isolement normalisé : Dn. Cet isolement prend en compte le phénomène de réverbération dans le local de réception. En pratique, exemple de formule empirique : Dn=R - 5dB(A) jusqu'à 50dB(A) Dn=R - 7dB(A) au-delà de 50dB(A) Dn =Li-Ltr+10.log (T/0,5) F.Duhamel B.T.S S.C.B.H Page N 4/11

5 III) Cas des parois discontinues : utilisation d abaques C est la partie moins isolante qui provoque une diminution d isolement par rapport à la cloison continue. On utilise l abaque de la figure 1 ci-dessous. Exemple : Une paroi isolante est constituée d un mur de 12 m 2 ayant un coefficient d isolement brut de 46 db percé d une porte de 1,2m² ayant un coefficient brut de 16 db Rapport des surfaces Sm/Sp=12/1,2=10 Différence des isolements brut : Rm-Rp=46-16=30dB On trace la droite passant par ces valeurs sur l abaque, on obtient une diminution de l isolement du à la porte de 20dB, l isolement réel de la paroi sera donc de 46-20=26dB. F.Duhamel B.T.S S.C.B.H Page N 5/11

6 Bon à savoir : On mesure le bruit avec un sonomètre Pour qu il donne des résultats en accords avec les sensations auditives, on pondère les résultats par des filtres A,B ou C On parle alors de db A db B ou db C Distance : Le niveau sonore diminue de 6dB chaque fois que l on double la distance par rapport à la source. Masse surfacique : A 500Hz l affaiblissement d une paroi augmente de 4dB lorsque la masse de la paroi est doublée par unité de surface.(masse surfacique). Fréquence : Pour une paroi donnée l affaiblissement acoustique augmente de 4dB lorsque la fréquence du son incident est doublée. Etanchéité : Plus la fréquence du son est élevée (son aigu), plus les jeux doivent être réduits et les joints étanches pour faire barrière. On peut améliorer l indice d affaiblissement en utilisant des parois doubles. Il faut néanmoins se méfier des ponts acoustiques (coulures de mortier, canalisations entre les parois, gravats, vis clous..). Les bruits solidiens : Bruits d impacts Solutions : dalles flottantes, moquettes, tapis. Bruits d équipements Solutions : liaisons élastiques, raccords souples. Absorption des sons : Graves : absorption par résonateurs, matériaux minces avec de larges ouvertures placées sur des alvéoles. Médiums : panneaux perforés placés à une certaine distance de la paroi. Aigus :matériaux légers, poreux, mous, placé en habillage de parois Isolation acoustique : Des murs : Projection de matériaux fibreux. Panneaux de fibres minérales ou végétales (bois, tissus, moquettes, mousses). Des plafonds : Dalles suspendues en fibres, perforées ou non, à surface rugueuse, doublée de produits acoustiques absorbants. Du sol : Tapis moquettes, mousses caoutchoutées. F.Duhamel B.T.S S.C.B.H Page N 6/11

7 Absorption : Exemples de coefficients d absorption F.Duhamel B.T.S S.C.B.H Page N 7/11

8 F.Duhamel B.T.S S.C.B.H Page N 8/11

9 F.Duhamel B.T.S S.C.B.H Page N 9/11

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