Test d'acoustique et d'éclairagisme (L5C) NOM :. Ecole Nationale Supérieure d'architecture de Grenoble Année Durée 2H

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1 Test d'acoustique et d'éclairagisme (L5C) NOM :. Ecole Nationale Supérieure d'architecture de Grenoble Année Durée 2H Enseignante : Suzel BALEZ janvier 2007 Tous documents + calculette ou ordinateur autorisés Tous les exercices sont indépendants Répondez directement sur le document (utilisez le verso des feuilles éventuellement) Exercice I : Isolement acoustique (5 points) 1/ Deux locaux sont séparés par une paroi qui comprend une cloison de 18 m² avec un indice R de 40dB et une porte de 2 m² avec un indice R de 20 db. - Quel est l indice d affaiblissement acoustique composite R de la paroi? [voir les annexes en fin de sujet] R résultant = 10log [(S1 +S2)/ S1 x 10-0,1R1 + S2 x 10-0,1R2 )] = 10log [20/ 18 x x 10-2 )] = 10log 917,43 = 30 db (29,62) 2/ La porte est mal posée, il y a un jour de 8mm dessous. - Sachant que cette porte mesure 1m de large, calculez l indice d affaiblissement acoustique R de la porte mal posée et commentez votre résultat. R = 10log [(S2 +S2 )/ S2 x S2 x 10 0 )] = 10log [(2,008)/ 0,02 + 0,008)] = 18 db Entre l indice d affaiblissement acoustique de la porte mal posée et celui de la porte bien posée il n y a que 2 db d écart : une différence difficilement perceptible. 3/ On ouvre la porte. Calculez l indice d affaiblissement acoustique de la paroi avec la porte ouverte R = 10 db L5C Acoustique et éclairagisme S. Balez Année 2006/2007 1/9

2 Exercice II : Acoustique des salles (5 points) Soit une salle de classe de 8 m x 5 m et de 2,50 m de hauteur, dont le plafond présente un coefficient d absorption α de 0,15 à 1000 Hz et les autres parois un coefficient α de 0,05 à la même fréquence. Une des parois latérale est munie de 3 fenêtres de 1,5m x 1,8m de hauteur (α = 0,03 à 1000 Hz) 1/ Quel est le temps de réverbération (TR) de ce local à 1000 Hz? Commentez votre résultat. Calcul surface Surface x α A (m²) Plafond 8 x 5 = 40 0,15 6 Murs 2 (8+5) x 2,5 3 (1,5 x 1,8) 0,05 4,84 Vitres 3 (1,5 x 1,8) = 8,1 0,03 0,24 = 11,08 Tr = [(8 X 5 X 2,5) / 11,08] x 0,16 = 1,4 s Temps de réverbération trop long pour une salle de classe. 2/ On veut corriger la durée de réverbération de ce local pour obtenir une valeur de 0,6 secondes à 1kHz. Que proposez-vous? Argumentez votre réponse du point de vue d'un architecte-acousticien : choix des matériaux, positionnement dans le local, liens avec l'activité, calcul éventuel de surface à mettre en œuvre, etc [Pour cette question, vous utiliserez les valeurs de alpha sabine données dans le tableau à la fin du sujet] On va chercher à améliorer l aire d absorption équivalente du local. La paroi à traiter en priorité est le plafond car c est celle qui est la moins vulnérable. Si on choisi de plutôt traiter les parois, il faudra utiliser un matériau résistant au chocs comme la brique perforée. Si on veut obtenir un TR de 0,6 s, il faut une aire d absorption équivalente de A = V/ (0,6/0,16) = 100 / 3,75 = 26,6 m² Surface du plafond = 40 m², son aire d absorption équivalente doit être d environ 21 m² (26 5) pour obtenir le TR recherché 21 / 40 = 0,52 Je choisi en annexe les matériaux ayant un α à Hz d environ 0,52, comme les plaques de fibres minérales de 20mm d épaisseur et plénum de 250 mm (α =0,50) ou le bois rainuré de 11mm d épaisseur (α =0,55). L5C Acoustique et éclairagisme S. Balez Année 2006/2007 2/9

3 Exercice III : Propagation en champ libre (5 points) 1/ On a mesuré par octave le niveau sonore à 1m un moteur d engin de chantier. Les résultats sont donnés ci-dessous : Octave en Hz Niveau en db Quel est le niveau sonore global pondéré A de cet engin? [voir les annexes en fin de sujet] Calcul de la pondération A 0ctave Hz NIVEAU EN db Pondération A -15,5-8, Niveau sonore pondéré A 80,5 76, Niveau global pondéré (en utilisant le diagramme en annexe ou en calculant): 80,5 76, ,5 85,8 88,6 90,4 Soit un niveau global pondéré de 90 db A 2/ Par capotage on a gagné : Octave en Hz Gagné en db Quelle est l amélioration globale obtenue en db(a)? Octave en Hz Gagné en db Avec capotage (db) Après pondération A 68,5 71, ,5 71, ,4 72,5 64,9 76,2 76,6 Soit un niveau global pondéré de 77 db A, càd 15dB(A) d amélioration L5C Acoustique et éclairagisme S. Balez Année 2006/2007 3/9

4 - Quelle distance de sécurité doit-on imposer autour de l engin pour être sûr de respecter le code du travail (85 db(a))? Comme dans le cas d une source ponctuelle en champs libre on perd 6 db par doublement de distance et qu à 1m on a 90 db (A) : à 2 m on a 87 db(a) et à 4 m 84 db(a) Il faut donc un périmètre de sécurité d environ 4m autour de l engin pour respecter le Code du Travail Exercice IV : Eclairage naturel et artificiel (4 points) Proposez et commentez des valeurs d IRC et de température de couleur dans les cas suivants : IRC E en lux mini néces saire Serre florale Hall de gare Salle des fêtes Gymnase Température de couleur des sources mises en oeuvres K (équivalent soleil) En tout cas sup. à K (cf. diagramme de Kruithof) D après le d après le diagramme de Kruithof, pour obtenir une ambiance lumineuse jugée confortable avec 200 lux, il faudrait cependant une température de couleur comprise entre et K (donc plutôt chaude) D après le diagramme de Kruithof, pour obtenir une ambiance lumineuse jugée confortable avec 1500 lux, il faudrait cependant une température de couleur comprise entre et K dépend des caractéristiques du lieu, d une volonté architecturale D après le d après le diagramme de Kruithof, pour obtenir une ambiance lumineuse jugée confortable avec 1500 lux, il faudrait cependant une température de couleur sup. à lux (moyenne à froide) Commentaire Un IRC au moins correct bien distinguer les couleurs des plantes (pour détecter des maladies par ex.) Un IRC au moins correct reconnaître facilement les personnes, interpréter la signalétique sans trop de fatigue visuelle Un IRC médiocre peu suffire dans la mesure où dans le cadre festif des éclairages colorés seront justement utilisés en plus ou en parallèle Un IRC suffisant pour voir les couleurs des maillots en cas de match L5C Acoustique et éclairagisme S. Balez Année 2006/2007 4/9

5 Une température de couleur «moyenne» (autour de K), d après le diagramme de Kruithof, confère une ambiance lumineuse jugée confortable avec Cuisine de restaurant lux. La couleur pourrait être plutôt froide (avec une température de couleur élevée : entre et K) pour obtenir une ambiance évoquant l asepsie, mais un choix inverse pourrait être fait, selon le projet Un IRC excellent, pour bien voir les couleurs des aliments Une température de couleur «moyenne» (autour de K), Atelier de mécanique d après le diagramme de Kruithof, confère une ambiance lumineuse jugée confortable avec 400 luxs. Rendu des couleur médiocre suffisant (les pièces mécaniques n ont pas d information colorée) L5C Acoustique et éclairagisme S. Balez Année 2006/2007 5/9

6 ANNEXES Pondération A 0ctave Hz Pondération A -15,5-8, Source : Loïc Hamayon, Réussir l acoustique d un bâtiment, Le Moniteur, 2006 Estimation d un indice d affaiblissement résultant [pour ceux qui évitent les calculatrices scientifiques ] (dans l exemple tracé : le rapport des surfaces est de 10,5 et la différence des indices est de 25, la valeur à soustraire à l indice d affaiblissement le plus élevé est donc de 15 db environ) Source : Loïc Hamayon, Réussir l acoustique d un bâtiment, Le Moniteur, 2006 L5C Acoustique et éclairagisme S. Balez Année 2006/2007 6/9

7 Tableau des coefficients "alpha Sabine" de quelques matériaux (Le tableau ci-dessous est un simple guide pour avant-projet, les valeurs ne sont qu'indicatives des différences importantes sont souvent observées selon les fabricants il faut donc se reporter aux documentations des fabricants pour plus de précision) Dans le cas d'un projet, il faut toujours faire référence au document contractuel et en particulier au procés-verbal de mesure réalisé par un laboratoire agréé. Désignation du matériau Fréquences centrales d'octave (Hz) et de ses caractéristiques Tôle métallique fixée rigidement 0,01 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 Marbre, carrelage 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,03 Dalles plastique collées 0,02 0,02 0,04 0,03 0,02 0,02 Béton brut (ou enduit lisse), pavage, asphalte... 0,02 0,04 0,05 0,05 0,05 0,05 Plâtre lisse sur mur lourd 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,04 Bois fixé rigidement 0,04 0,05 0,06 0,07 0,06 0,07 Porte en bois, estrade,... 0,25 0,15 0,15 0,10 0,07 0,05 Vitre ordinaire 0,05 0,05 0,03 0,03 0,02 0,02 Vitrage en grands panneaux 0,18 0,06 0,04 0,03 0,02 0,02 Sable sec (non tassé) 0,15 0,35 0,40 0,50 0,55 0,80 Sable humide 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,10 Gravier en vrac (ordre de grandeur) 0,25 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 Air (par m3, à 20 C et HR = 50%) 0,00 0,00 0,00 0,01 0,02 0,05 Neige fraiche, légère, e= 80 mm 0,45 0,75 0,90 0,95 1,00 1,00 Eau de piscine 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 Surface occupée par des spectateurs assis 0,60 0,74 0,88 0,96 0,93 0,85 Surface occupée par des sièges tissus (Rembourrage épais) 0,49 0,66 0,80 0,88 0,82 0,70 Surface occupée par des sièges simili (rembourrage épais 0,44 0,54 0,60 0,62 0,58 0,50 Surface occupée par des sièges bois 0,12 0,16 0,16 0,20 0,20 0,25 FIBRES Fibres végétales agglomérées au ciment e=35mm - collées 0,11 0,16 0,27 0,76 0,76 0,94 e=35 mm - plénum de 200 mm 0,19 0,54 0,31 0,40 0,50 0,75 e= 50 mm - collées 0,15 0,22 0,35 0,67 0,65 0,83 idem, mais à caractéristiques acoustiques e=35 mm - collées 0,17 0,29 0,44 0,93 0,88 0,94 e=50 mm - collées 0,24 0,41 0,67 0,93 0,82 0,94 e=50 mm - plénum de 200 mm 0,26 0,91 0,47 0,47 0,56 0,49 Fibres minérales e=25 mm - collées 0,06 0,25 0,70 0,80 0,87 0,87 e=60 mm - collées 0,10 0,43 0,80 1,00 1,00 1,00 e=60 mm - plénum 400 mm 0,25 0,28 0,46 0,71 0,86 0,93 e=100 mm - collées 0,24 0,49 1,00 1,00 1,00 1,00 L5C Acoustique et éclairagisme S. Balez Année 2006/2007 7/9

8 PLAQUES, PANNEAUX, LAMES Plaques de fibres minérales e=20 mm - plénum 250 mm 0,40 0,50 0,50 0,50 0,50 0,30 e=25 mm - plénum 200 mm 0,40 0,90 1,00 0,90 1,00 0,95 e= 50 mm - plénum 300 mm 0,40 0,90 0,85 0,90 0,85 0,90 e = 80 mm - plénum 300 mm 0,45 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 Plaques de plâtre e=13 mm - plénum 300 mm + LM 50 mm 0,35 0,70 0,75 0,45 0,30 0,25 idem (mais emboitées au lieu de vissées) 0,55 0,60 0,65 0,40 0,30 0,30 e=13 mm - plénum 50 mm + LM 20 mm 0,20 0,62 1,00 0,70 0,45 0,43 Plaques de tôle 30 % de perfo (20/10) - 5 diamètres - LM 30mm 0,31 0,68 0,98 0,85 0,79 0,83 20% de perforation sur LM 30 mm (tôle 20/10) 0,61 0,75 0,73 0,70 0,76 0,67 15% de perforation sur LM 30 mm (tôle 20/10) 0,26 0,33 0,56 0,79 0,65 0,45 Tôle 10/10 sur air de 50 mm 0,40 0,32 0,18 0,12 0,05 0,04 Plaques de bois Contreplaqué 5mm à 20mm du support 0,07 0,12 0,28 0,11 0,08 0,08 Contreplaqué 5mm à 50mm du support 0,47 0,34 0,30 0,11 0,08 0,08 Bois (e=11 mm) rainuré 0,20 0,75 0,85 0,55 0,50 0,40 Bois (e= 11 mm) perforé (D = 8mm à 20 mm) 0,20 0,80 0,95 0,55 0,50 0,35 Lames Lames de bois de 30 mm sur LM 30 mm 0,26 0,72 0,54 0,42 0,63 0,51 idem + plénum 500 mm 0,63 0,74 0,72 0,72 0,43 0,35 Lames aluminium-joints15 mm-plénum 200 mm 0,36 0,82 0,61 0,53 0,39 0,36 Lames de tôle - joints 15 mm - plénum 200 mm 0,36 0,82 0,61 0,53 0,39 0,36 Mousses MOUSSES ET TISSUS Mousse 50 mm (pores ouverts) 0,32 0,89 0,82 1,00 1,00 1,00 Mousse de polyesther alvéolée e=30 mm 0,20 0,15 0,30 0,60 0,90 0,85 Mousse d'argile expansée e= 60 mm 0,60 1,00 0,90 0,85 0,90 0,85 Tapis caoutchouc (e=6mm) 0,04 0,04 0,08 0,12 0,10 0,10 Produits projetés Mousse poluuréthane e=15 mm 0,13 0,13 0,24 0,7 0,77 0,68 Pâte à papier (e = 25 mm) 0,10 0,40 0,55 0,65 0,70 0,70 Fibre minérale 19 mm 0,08 0,16 0,52 0,87 1,00 1,00 Fibre minérale 30 mm 0,14 0,39 1,00 1,00 1,00 1,00 Tissus Tissu sur mousse e=20 mm 0,06 0,19 0,55 0,86 0,94 0,97 Draperie coton (plis serrés) 0,10 0,38 0,50 0,85 0,82 0,67 Draperie coton contre une paroi 0,04 0,05 0,11 0,18 0,30 0,44 Velours à 100 mm de la paroi 0,09 0,33 0,45 0,52 0,50 0,44 Velours à 200 mm de la paroi 0,12 0,36 0,45 0,52 0,50 0,44 Moquette murale (e= 3mm) 0,04 0,04 0,05 0,05 0,07 0,09 Moquette épaisse (e= 15 mm)sur thibaude 0,14 0,32 0,45 0,45 0,40 0,35 MATÉRIAUX DE PARTITION SPATIALE Béton cellulaire e=250 mm 0,05 0,05 0,10 0,10 0,15 0,35 Cloison plaque plâtre e=13 mm (20 mm air+lm 20mm) 0,35 0,50 0,40 0,25 0,18 0,05 L5C Acoustique et éclairagisme S. Balez Année 2006/2007 8/9

9 Tôle rainurée (bardage) 0,05 0,22 0,10 0,05 0,05 0,05 Panneau sandwich en alternance : tôle + LM 20 mm et tôle + PUR 80 mm (élément de toiture) 0,15 0,25 0,35 0,70 0,60 0,40 Panneau de particules rainuré (l=4 mm sur R=6 mm) 0,42 0,30 0,30 0,35 0,65 0,40 Briques perforées e=66 mm 0,30 0,80 0,80 0,70 0,40 0,40 Parpaings rainurés (Soundblock) 0,35 0,35 0,80 0,60 0,45 0,55 DIVERS Liège brut (e= 20 mm) 0,04 0,03 0,08 0,18 0,21 0,22 Aggloméré de liège e= 20 mm 0,10 0,05 0,08 0,22 0,20 0,20 Isorel mou (e = 20 mm) 0,06 0,11 0,33 0,40 0,40 0,43 Feutre e=25 mm 0,12 0,25 0,49 0,63 0,65 0,60 Abréviations utilisées : LM = Laine minérale PUR = Polyuréthane Tôle 20/10 = tôle de 20 dizièmes de mm Tableau des valeurs de "alpha Sabine" Voir aussi : J.J.Delétré - École d'architecture de Grenoble CATED, Produits pour la correction acoustique 12/06/05 Paris, Ed Cated, 1991 L5C Acoustique et éclairagisme S. Balez Année 2006/2007 9/9