monopanel l Acoustique

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1 DOC_Acoustique 2 Pages monopanel_lame 25 28/6/2 7:3 Page2 monopanel l Acoustique Performances acoustiques des systèmes d enveloppes de bâtiments

2 DOC_Acoustique 2 Pages monopanel_lame 25 28/6/2 7:3 Page3 Le son Les caractéristiques d un son l Sa fréquence Son niveau Le son est une sensation auditive résultant de la vibration d un corps produisant une variation rapide de la pression de l air. Cette vibration se propage par un transfert d énergie entre particules adjacentes, sans provoquer de mouvement de translation. L oreille, seul organe sensoriel qui reste toujours en éveil, perçoit cette variation rapide de pression. Dans un local, toutes les parois sont mises en vibration par l émission d une source sonore. Elles transmettent alors une vibration dans les locaux adjacents. Le son traverse donc les parois. C est le nombre de fluctuation de pression par seconde. La fréquence s exprime en hertz (Hz ou S-). Il définit l amplitude d un son. La pression acoustique s exprime en pascal (Pa). La sensibilité de l oreille humaine, détectant les sons de 2.-5 à 2 Pa, il est alors plus facile de réduire cette échelle de pression par le biais d une échelle logarithmique. (voir le tableau de correspondances ci-contre). Pour cette raison, les niveaux de bruit ne peuvent s additionner arithmétiquement (voir page 4). L oreille humaine perçoit les sons dont la fréquence varie de 2 Hz (graves) à 5 Hz (aigus). Les plages d essais acoustiques sont concentrées sur une plage allant de à 5 Hz. Les basses fréquences étant les plus difficiles à intercepter. INFRA-SONS GRAVES 2 MEDIUMS 35 4 AIGUS 5 5 ULTRA-SONS 2 Fréquence?(Hz) Plage d audibilité Zone considérée pour l acoustique du batiment Il en résulte de même pour les bruits de chocs : Pression (Pa) Pression (Pa),8,8,8,6,6,6,4,4,4,2,2,2 -,2 -,2 -,2 -,4 -,4 -,4 -,6 -,6 -,6 -,8 -,8 -, ,,,,,,,,,, Temps (s) 2 monopanel - Acoustique des enveloppes Pression (Pa) ,,,,,,,,,,, Temps (s) ,,,,,,,,,,, Temps (s)

3 L p = 2 log (P eff /P ) en db, avec : P eff : Pression efficace acoustique en Pa, P : Pression de réference (2. -5 ) en Pa. Expressions des niveaux sonores Ordre de grandeur de la pression acoustique : Pascal ( Pa = / de la pression atmosphérique) : Pression en Pa Intensité en W/m2 Niveau en db Nature des bruits Impressions subjectives Conversation Turboréacteur au banc d essai. Sortie de la tuyère. Destruction de l oreille 63,5 2 6,35 = Marteau pilon. Coups de marteau sur acier. Atelier de chaudronnerie. Seuil de douleur Bruit supportable un court instant Impossible 2, Scie à bois à m. Marteau pneumatique à 3 m. Forge. Bruit très pénible En criant,2, Atelier de tournage. Circulation intense à m. Conversation à m. Trafic moyen à 3 m. Bruit supportable mais forts A voix forte,2, Compartiment confortable de chemin de fer. Appartement donnant sur rue active fenêtres ouvertes. Bruit courant A voix normale,2-8 4 Bureau tranquille. Calme,635, Jardin calme. Studio d enregistrement. Très calme A voix chuchotée,635, Laboratoire acoustique. Seuil d audibilité. Silence anormal Additions des niveaux sonores Les correspondances en niveau sonore (en db) et l impression subjective que l on en retire (exemple page 4) : Différence (en db) entre les deux niveaux sonores Valeur (en db) à ajouter au niveau le plus fort 3, 2,6 2,,8,5,2,,8,6,5 Acoustique des enveloppes - monopanel 3

4 DOC_Acoustique 2 Pages monopanel_lame 25 28/6/2 7:3 Page5 Section heading (running header) Les caractéristiques d un son Additions des niveaux sonores Pour un écart < db entre le bruit le plus faible et le plus fort, il faut ajouter au bruit le plus fort les valeurs suivantes (exemple) : = 63 Si les niveaux de bruit sont sensiblement différents, soit > db, le bruit le plus fort masque le bruit le plus faible (exemple) : = 7 Le spectre C est la représentation du niveau en fonction de la fréquence. Niveau (db) Fréquence (Hz) 4 monopanel - Acoustique des enveloppes

5 L absorption des parois h Elle représente une caractéristique d une paroi. Lorsqu une onde sonore vient frapper une paroi, l absorption de cette dernière est caractérisée par le coefficient α Sabine qui détermine la quantité d énergie absorbée par rapport à la quantité émise. αs = Ea Ee Onde émise 2 Onde réfléchie 3 Onde absorbée 4 Onde transversale Ea : Energie absorbée Ee : Energie émise αs = signifie qu aucune énergie n est absorbée : le matériau est réfléchissant. αs = signifie que toute l énergie est absorbée : le matériau est parfaitement absorbant. La maîtrise des ondes émises va permettre d améliorer les qualités d écoute dans un local et de diminuer le niveau sonore du champ réverbéré. La durée de réverbération Niveaux (db) Arrêt de la source 6 db Moment d arrêt de la source Temps (s) Les bruits émis dans un local sont en partie réfléchis par les parois de ce local. Lorsque l émission des sons cesse, le niveau sonore diminue plus ou moins rapidement selon la valeur de l absorption des parois, du mobilier, etc La durée de réverbération (Tr) permet de caractériser l acoustique intérieur du local. Elle correspond au temps mis par un son pour y décroître de 6 db après l arrêt de la source sonore. Elle s exprime en seconde (s). Acoustique des enveloppes - monopanel 5

6 DOC_Acoustique 2 Pages monopanel_lame 25 28/6/2 7:3 Page7 La transmission des parois L indice d affaiblissement Rw Les parois et leur environnement apportent un isolement acoustique, elles ont la faculté de réduire la transmission des ondes sonores aériennes et solidiennes. Elles améliorent donc le confort par la limitation de transmission du bruit. Il caractérise la performance phonique d une paroi et est exprimé en db(a). Rw est déterminé en laboratoire de façon normalisé. Dans les bâtiments, 2 types de gêne sont présentes : Les bruits aériens, relatifs aux bruits intérieurs (appelé anciennement Bruit Rose) et les bruits routiers, relatifs au trafic extérieur (appelé anciennement Bruit Route). L indice d affaiblissement mesuré en laboratoire est alors exprimé par Rw (C ; Ctr). Avec C est le terme correctif relatif aux bruits aériens intérieurs. Et Ctr le terme correctif relatif aux bruits routiers. Rw caractérise la performance en transmission directe d une paroi. Sur chantier, les mesures reprennent également les transmissions latérales. Les résultats sont donc un isolement qui est exprimé par l indice Dntw (C; Ctr) et dont la valeur est en db. Sur site, le niveau mesuré est D nt,w (en db) qui, en plus, prend en compte les transmissions latérales. 6 monopanel - Acoustique des enveloppes

7 Le système Masse / Ressort / Masse Pour les parois simples, l affaiblissement acoustique est particulièrement fonction de la loi de masse. Cette loi montre que l indice d affaiblissement augmente avec la masse surfacique de la paroi. Il est donc aisé d améliorer l isolement des bâtiments en augmentant la masse des parois. Mais ces dispositions alourdissant considérablement les structures, il est alors judicieux de favoriser une autre solution : le système Masse/Ressort/Masse. Il s applique aux parois doubles, constituées de deux éléments séparés d une lame d air. L air joue le rôle de ressort et l isolant celui d amortisseur. L isolant en tant qu amortisseur modifie les propriétés élastiques de la lame d air en freinant les mouvements de particules et en consommant de l énergie par dissipation. Le système Masse/Ressort/Masse est comparable à l absorption d une onde mécanique par un amortisseur. L isolant mis en place (laine minérale) a donc également une fonction mécanique dans ce système. La propriété élastique, (soit la raideur dynamique), de l isolant va donc optimiser les performances acoustiques de l ensemble de la paroi. Acoustique des enveloppes - monopanel 7

8 DOC_Acoustique 2 Pages monopanel_lame 25 28/6/2 7:3 Page9 La transmission des parois Les bruits d impact Les bruits d impact ou de choc, résultent de la mise en vibration d une paroi suite à un choc (chute d objets, bruit de pas ). On les retrouve particulièrement via les planchers. Plusieurs facteurs sont à prendre en compte pour l isolement les planchers : la masse surfacique, le type de plancher, la nature du bâtiment, En laboratoire, la mesure réalisée est Ln (en db) qui exprime le niveau sonore en réception aux bruits d impact produits par une machine à chocs normalisée. Plus Ln est petit, meilleur est la performance de la paroi. 8 monopanel - Acoustique des enveloppes

9 DOC_Acoustique 2 Pages monopanel_lame 25 28/6/2 7:3 Page Les essais La mise en œuvre Bien que les essais en laboratoire diffèrent de la réalité, (mesures des transmissions directes, conditions de réalisation, surface des maquettes, ) notre objectif a été de se rapprocher le plus possible des complexes réalisés par les entreprises et ce, dans le but de donner des résultats tendant vers les performances réelles des parois mises en œuvre in situ. Certains complexes intègrent des éléments constructifs qui peuvent s avérer préjudiciables aux performances acoustiques recherchées. Ces éléments essentiels pour des raisons mécaniques, esthétiques, feu, n ont en aucun cas été occultés. Ils ont été mis en œuvre sur nos maquettes avec l esprit de tester une véritable partie d ouvrage. Les normes Essai d affaiblissement aérien : NORMES INTITULÉS VERSIONS NF EN ISO 4- Mesurage de l isolement acoustique des immeubles et des éléments de construction. Partie : spécifications relatives aux laboratoires sans transmissions latérales Déc-97 NF EN 24-2 Mesurage de l isolement acoustique des immeubles et des éléments de construction. Partie 2 : détermination, vérification et application des données de fidélités Nov-93 NF EN ISO 4-3 Mesurage de l isolement acoustique des immeubles et des éléments de construction. Partie 3 : mesurage en laboratoire de l affaiblissement des bruits aériens par les éléments de la construction Août-95 NF EN ISO 77- Evaluation de l isolement acoustique des immeubles et des éléments de construction. Partie : isolement aux bruits aériens Août-97 Essai d absorption : NORMES INTITULÉS VERSIONS NF EN ISO 354 Acoustique - Mesurage de l absorption acoustique en salle réverbérante Sept-4 NF EN ISO 654 Absorbants pour l utilisation dans les bâtiments. Evaluation de l absorption acoustique Juil-97 ISO 963- Acoustique - Atténuation du son lors de sa propagation à l air libre Partie : calcul de l absorption atmosphérique Juin-93 Acoustique des enveloppes - monopanel 9

10 DOC_Acoustique 2 Pages monopanel_lame 25 28/6/2 7:3 Page Page monopanel Sysco α Isolement Absorption Composition du Système - Etanchéité bicouche auto-protégée 2 - Panotoit Fibac 2 ép. mm 3 - Pare vapeur aluminium 4 - Panotoit Fibac 2 ép. 4 mm 5 - Laine de verre pliée dans les ondes 6 - Nervobac 57 PC totalement perforé ép.,75 mm 7, 6,8 5,6 4,4 3,2 Fréquence (Hz) R (db) 2 Fréquence (Hz) (bandes d octaves) Octave Profil Résistance Thermique (m2.k/w) Nervobac 57 PC ép.,75 mm 3,67 25,6 25,8 5,93 2 4,9,96,89 (bandes d octaves) Octave R (db) / oct R w (C;C tr) = 38 (-;-6) db Indice d affaiblissement (db) RW RA RA, tr α W Epaisseur du complexe (mm) PV Abs : CTBA N 44/7/22/3 monopanel - Acoustique des enveloppes,95 2 Isol : CTBA N 44/7/22/3

11 LEXIQUE α : Coefficient sans dimension exprimant le rapport entre l énergie sonore incidente et l énergie réfléchie. Pour un produit donné, la mesure conventionnelle en laboratoire notée Sabine (α s ) est effectuée sur une surface normalisée de 2 m 2 de ce produit, la valeur de ce coefficient variant entre et. La normalisation européenne permet de calculer un coefficient unique noté α w pour évaluer les produits. Expressions du résultat (NF EN ISO 654) : Le graphique représente les valeurs de l indice d absorption acoustique (α s ) par tiers d octaves, d après le PV d essai. On calcule par octaves les moyennes arithmétiques des valeurs du coefficient dans chaque tiers d octave arrondies à,5 au plus près. On compare ces moyennes avec les cinq valeurs du gabarit normalisé placé à une hauteur de départ. Si le gabarit dépasse la moyenne, l écart est pris en compte dans un cumul - on l ignore si le gabarit est en dessous. Lorsque le cumul atteint, on connait la position correcte du gabarit. L indice d absorption acoustique pondéré α w est la hauteur du gabarit appréciée à 5, et 2 Hz. Des indicateurs de forme signalent des dépassements favorables de,25 des moyennes par octave au dessus du gabarit : L pour les graves 25 Hz, M pour les médiums 5 ou Hz et H pour les aigus 2 et 4 Hz. Absorption acoustique α w : 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 normalisée des performances des produits est le coefficient α w. Absorption acoustique α m : Valeur moyenne de coefficient α s. Bruit aérien : Bruit qui se propage dans l air Bruit d impact ou bruit de choc : Bruit créé par un contact physique ou choc sur un élément ou une structure de construction (talon sur un parquet, marteau sur un mur) Bruit rose : Type de bruit normalisé dont le niveau reste constant sur chaque bande de tiers d octave. Il est utilisé pour qualifier la performance des systèmes isolants ou du bâti pour les bruits courants intérieurs (cf. isolement D nta et Indice d affaiblissement R A ). Bruit route : Type de bruit normalisé plus riche en fréquences graves que le bruit rose. Il permet de mesurer les bruits provenant de l extérieur. Il est censé modéliser les bruits de roulement des véhicules sur la chaussée. Correction acoustique : Elle contribue au confort acoustique en réduisant, par la mise en œuvre de produits ou solutions adaptées, la durée de réverbération d un local. Décibel - en db : Expression du niveau de bruit. Le décibel - db est issu d une mesure physique de la pression acoustique. Le db (A) est une valeur corrigée qui tient compte de ce qu entend l oreille humaine. D ntw (C; C tr ) - en db : Mesure in situ de l isolement entre deux locaux ou entre un local et l extérieur. Elle intègre outre les transmissions directes, les transmissions latérales. D nta - en db : Caractérisation de l isolement entre deux locaux. D nta = D n T w + C. D nta,tr - en db : Caractérisation de l isolement entre un local vis-à-vis de l extérieur. D nta,tr = DnTw+Ctr. L n - en db : Mesure de laboratoire exprimant le niveau sonore en réception aux bruits d impact produits par une machine à chocs normalisés. Plus L n est petit, meilleure est la performance. L nt,w - en db : Niveau de bruit reçu aux bruits d impact et mesuré in situ. Il prend en compte les transmissions latérales. Plus cette valeur est faible, meilleure est la performance. Loi de masse : Elle donne la relation entre l indice d affaiblissement acoustique en fonction de la fréquence et la masse surfacique d une paroi homogène. Masse-Ressort-Masse : Terme qui qualifie le mode de fonctionnement d un système résonnant composé de deux parements séparés par une cavité. Chaque parement se comporte comme une masse, la cavité fait office de ressort. La présence dans la cavité d un matériau isolant (de type laine minérale) permet de modifier la raideur du ressort. La fréquence de résonnance d un tel système est transférée vers les basses fréquences. On qualifie cet effet apporté par la laine minérale de rôle amortisseur. R A - en db : Indice d affaiblissement égal à R w + C. Il caractérise la performance d une solution par rapport à une émission en bruit rose. Il se rapproche (à environ décibel près), des anciennes valeurs de bruit rose (R rose ). R A,tr -en db : Indice d affaiblissement égal à R w + C tr. Il caractérise la performance d une solution par rapport à une émission en bruit route. Il permet de retrouver les anciennes valeurs de bruit route (R route ). R w (C; C tr ) - en db : Mesure d isolement normalisée utilisée à ce jour par l ensemble des pays de la Communauté européenne. Elle caractérise l indice d affaiblissement d un matériau ou produit de construction. Elle est calculée par rapport à une couche de référence. Expressions du résultat (NF EN ISO 77-) : le résultat graphique représente les valeurs de l indice d affaiblissement acoustique R dans chaque bande de tiers d octaves, d après le PV d essai. L indice d affaiblissement acoustique pondéré R w est la hauteur à 5 Hz du point de la courbe de référence qui mord sur la courbe R (fréquence) par tiers d octaves avec un écart cumulé de 32 db. On indique aussi les indices d affaiblissement dans chaque octave. Les termes d adaptation signalent les corrections à apporter à l indice R w pour fournir des informations comparables aux valeurs habituelles R rose et R route en db(a). Acoustique des enveloppes - monopanel

12 monopanel Rue Géo Lufbery BP 3-23 Chauny Cedex Tél Fax : Création et réalisation CVI : Ce document n est pas contractuel, monopanel se réserve le droit d apporter toutes modifications et améliorations nécessaires à tout moment et sans préavis. 3/ 22