VOLUME I VADEMECUM DU BRUIT ROUTIER URBAIN. Les murs anti-bruit et les matériaux absorbants

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1 VOLUME I VADEMECUM DU BRUIT ROUTIER URBAIN Les murs anti-bruit et les matériaux absorbants 11

2 CLEF DE LECTURE La fiche consiste en un texte ordonné et continu sur sa partie de droite. Les encadrés de la partie de gauche apportent un complément d'information. fiche x Le lecteur peut se reporter à l'encadré situé sur la page de gauche constituant un complément d information au texte figurant en CARACTÈRES GRAS, en MAJUSCULES et en MAUVE. Le lecteur peut se reporter à la fiche x spécifiée au centre du pictogramme pour de plus amples informations. Texte x Les chiffres x en exposant renvoient aux ouvrages référencés en fin de fiche. Texte Mise en évidence d une notion ou d un élément important. Texte Mot ou concept suivi de sa définition.

3 TABLE DES MATIÈRES Introduction... 3 Quels sont les facteurs déterminant l'efficacité d'un écran antibruit?... 5 Couverture d un axe routier ou tunnel Quels sont les différents matériaux et systèmes utilisés pour atténuer le bruit du trafic? Installation d'écrans antibruit Coût d'un écran antibruit Intégration des écrans antibruit dans le paysage Références... 36

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5 INTRODUCTION Les écrans antibruit sont des éléments installés le plus souvent le long d'une voie de circulation pour créer des zones plus calmes à l'arrière. L'efficacité d'un écran antibruit dépend de nombreux facteurs, mais un tel écran ne permet jamais de rendre le bruit du trafic tout à fait inaudible. Il existe plusieurs formes et matériaux d'écrans antibruit. Cette fiche apporte notamment une réponse aux questions suivantes: Quels sont les facteurs déterminant l'efficacité d'un écran antibruit? Quels sont les différents types d'écrans antibruit? Quels sont leurs avantages et leurs inconvénients? Quels sont les problèmes spécifiques inhérents aux bouches de tunnel et comment y remédier? Quel est le coût des différentes solutions envisageables? fiches En vertu d'un principe universel de l'acoustique environnementale, les mesures de lutte antibruit les plus efficaces sont mises en œuvre le plus près possible de la source. Mais avant d'installer des écrans antibruit, il faut déterminer s'il est possible d'atténuer le bruit généré par le trafic proprement dit, notamment en rendant le revêtement plus silencieux, en réduisant la vitesse des véhicules, etc. S'il s'avère impossible d'atténuer le bruit à la source et d'installer des écrans antibruit, on peut encore envisager de prendre des dispositions chez l'intéressé lui-même, en posant des vitrages d'isolation acoustique par exemple. Cette solution est généralement la plus coûteuse. 3

6 LE CHOIX DE L'ÉCRAN DÉPEND DE LA FRÉQUENCE Il est plus aisé de faire écran aux sons à haute fréquence qu'aux sons à basse fréquence. En plus de la hauteur de l'écran et des positions relatives de la source de bruit et du récepteur par rapport à l'écran, la fréquence du bruit émis par la source est donc également déterminante. La formule de Maekawa permet d'appréhender la réduction supplémentaire du niveau de pression acoustique obtenue grâce à l'installation d'un écran. Cette formule s'applique à des écrans de longueur infinie (il s'agit d'une bonne approche lorsque la distance observateur écran est beaucoup plus petite que la longueur de l'écran). Il convient d'abord de calculer N, le nombre de Fresnel: N = (2/λ) x (d1 + d2 d3) où λ est la longueur d'onde du son et d1, d2 et d3 représentent les distances, telles qu'illustrées sur la figure ci-dessous. Soulignons que le nombre de Fresnel dépend de la fréquence du son. Plus la longueur d'onde est élevée, plus le nombre de Fresnel est petit. Le diagramme de droite permet de lire la réduction du niveau de pression acoustique. Supposons qu'une source sonore se trouve à 3 m d'un écran haut de 3 m et émet un son dont la fréquence (f) est égale à 1000 Hz. Un observateur se trouve de l'autre côté de l'écran, à une distance de 3 m également. L'observateur et la source se trouvent à 1 m au-dessus du sol. Dans ce cas, d1, d2 et d3 sont respectivement égales à 3,6 m, 3,6 m et 6 m. La longueur d'onde λ est c/f = (343 m/s)/(1000/s) = 0,34 m (c = 343 m/s est la vitesse du son à 20 C). Le nombre de Fresnel est alors calculé comme suit: N = (2/0,34) x (3,6 + 3,6 6) = 7,05. Le graphique ci-dessus permet de lire immédiatement que si N = 7, l'atténuation de bruit due à l'écran correspond à 22 db. 4

7 QUELS SONT LES FACTEURS DÉTERMINANT L'EFFICACITÉ D'UN ÉCRAN ANTIBRUIT? fiche 1 Les facteurs suivants déterminent l'efficacité d'un écran antibruit: La distance entre la route et l'écran, entre l'écran et le récepteur, ainsi que la hauteur de l'écran La hauteur tonale du son à atténuer Les conditions météorologiques: vent et inversion de température Les propriétés absorbantes de l'écran Le poids par m 2 (densité) de l'écran La forme de l'écran La position de la route par rapport au niveau du sol environnant. Ces facteurs sont abordés en détail dans les pages suivantes. DISTANCE ENTRE LA ROUTE ET L'ÉCRAN, ENTRE L'ÉCRAN ET LE RÉCEPTEUR, HAUTEUR DE L'ÉCRAN Ces paramètres sont extrêmement importants: la hauteur de l écran est le paramètre de base auquel on pense. Plus il est haut, plus il est efficace. Mais il faut aussi veiller à ce que la DISTANCE route-écran (ou la distance écran récepteur) soit la plus réduite possible. L'atténuation du bruit est maximale lorsque ces deux distances sont réduites. Dans la pratique, l'écran est installé le plus près possible de la route pour obtenir un effet d'atténuation maximal (figure en bas à gauche). Placer un écran à distance égale de la source et du récepteur est la solution la moins efficace (figure de droite). Les écrans placés le long d'une route protègent uniquement les habitations proches de ces écrans. Les habitations situées à plus de quelques centaines de mètres des écrans ne constatent aucun effet. 5

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9 LA HAUTEUR TONALE DU SON À ATTÉNUER Un même écran sera moins efficace pour atténuer les sons sourds (le bruit produit par un poids lourd, par exemple) que les sons aigus (le bruit produit par un vélomoteur, par exemple). CONDITIONS MÉTÉOROLOGIQUES: VENT ET INVERSION DE TEMPÉRATURE Le vent qui souffle de la source sonore vers le récepteur peut pratiquement réduire à néant l'effet d'atténuation acoustique dû à l'écran. Le vent recourbe en effet la direction de propagation des longueurs d'onde vers le sol. Le son peut alors passer aisément au-dessus de l'écran, étant donné que les directions de propagation ne sont plus rectilignes par rapport à la source mais subissent un fléchissement. L'inversion de température recourbe les rayons sonores vers la surface de la terre et peut aussi réduire temporairement l'efficacité des écrans antibruit. L'inversion de température est un phénomène naturel, survenant le plus souvent durant les chaudes soirées d été. Dans ce cas, la température augmente progressivement dans les couches supérieures de l'atmosphère. fiche 4 PROPRIÉTÉS ABSORBANTES DE L'ÉCRAN Une surface est dite absorbante lorsque l'énergie sonore incidente n'est pas réfléchie, mais transformée en chaleur. L'absorption acoustique a notamment une grande importance lorsque des écrans antibruit sont placés de part et d'autre d'une route. L'absorption assurée par l'écran permet d empêcher des réflexions de bruit répétées entre la source et l'écran. Un écran doté de propriétés d'absorption acoustique du côté de la route permet aux habitations situées de l'autre côté de ne pas subir de nuisances additionnelles dues aux réflexions du bruit du trafic sur l'écran. 7

10 INFLUENCE DE LA VÉGÉTATION La végétation n'est guère efficace comme barrière antibruit. Toutefois, la plantation d'une végétation très dense permet d'obtenir une légère diminution du bruit. Le tableau ci-dessous montre que les sons à fréquences plus élevées sont mieux absorbés que les sons à fréquence graves. i Fréquence moyenne de bande d'octave (Hz) Absorption par 100 m de végétation dense (db) La gamme de fréquences du bruit du trafic est généralement comprise entre 500 et 1500 Hz. Dans ce cas, la réduction de bruit est de 7 à 10 db par 100 m de végétation dense. Cette atténuation reste néanmoins inférieure à celle obtenue avec un écran antibruit de 3 m de hauteur où: la distance entre l'écran et la source est de 6 m, la distance entre l'écran et le récepteur est de 20 m et la hauteur de la source comme du récepteur est de 1 m. Si la fréquence dominante du bruit du trafic est égale à 500 Hz, un tel écran antibruit assure en effet une réduction d'environ 13 db. LES TALUS 45 Un talus est moins efficace qu'un écran vertical pour deux raisons: La diffraction opérée en haut du talus est plus forte que celle mesurée en haut d'un écran vertical. La diffraction est la capacité d'une onde à contourner un obstacle. Ce phénomène survient lorsque la longueur d'onde du son n'est pas beaucoup plus petite que les dimensions de l'obstacle. Pour un talus présentant un angle d'ouverture de 45 entre les deux versants du talus, l'atténuation est inférieure d'environ 2 db(a) à celle obtenue avec un écran mince de même hauteur, en raison de la diffraction accrue. Étant donné que le pied d'un talus occupe davantage de place qu'un écran, le haut du talus est inévitablement plus éloigné de la source et/ou du récepteur, de sorte que la protection acoustique est moins efficace. La formule de la page 4 permet de le vérifier aisément. 8

11 LE POIDS PAR M 2 (DENSITÉ) DE L'ÉCRAN L'écran doit avoir un poids minimum par m 2 pour atténuer le bruit efficacement. Tendre une toile le long d'une autoroute est donc inutile. L'écran ne peut en outre pas présenter d'ouvertures, car les ouvertures de porte et les fentes peuvent diminuer sensiblement l'efficacité d'un écran antibruit. C'est la raison pour laquelle le fait de planter de la VÉGÉTATION n'est pas une mesure antibruit efficace. Pour obtenir une atténuation sonore comparable à celle résultant de l'installation d'un écran, il faut planter une rangée d'arbres très serrés sur une largeur de 100 m. Une bande de verdure peut cependant constituer un écran visuel et avoir une influence psychologique positive sur les riverains. Contrairement à ce que d'aucuns affirment parfois, la végétation placée le long d'un écran n'a pas d'impact défavorable notable sur les propriétés antibruit de ce dernier, même si la végétation est plus haute que l'écran ii. LA FORME DE L'ÉCRAN Un écran cunéiforme (un talus de terre, par exemple) est moins efficace qu'un écran présentant la forme d'un mur vertical. Le fait de poser un couronnement d'écran spécial peut avoir un effet favorable sur l'efficacité de l'écran. Forme de T Forme de boudin Forme asymétrique Forme de champignon Quelques exemples de couronnements d'écran (coupe latérale) 9

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13 LA POSITION DE LA ROUTE PAR RAPPORT AU NIVEAU DU SOL ENVIRONNANT Une route située en déblai (ou encore dans un creux) provoque un bruit ambiant moins important car les accotements font office d'écrans naturels. Il n'est guère utile de placer un écran au sommet d'un tel accotement, car l'atténuation sonore supplémentaire ainsi obtenue sera mineure. Inversement, une route construite en haut d'un talus ou sur un viaduc génère un bruit ambiant beaucoup plus important: les facteurs d'atténuation sonore habituels, tels que des rangées d'habitation ou l'absorption assurée par le sol, jouent alors un moindre rôle. Dans ce cas, un écran peut jouer un rôle important, même pour des habitations situées à une plus grande distance. Il faut toutefois toujours prêter attention aux réflexions potentielles du bruit sur les écrans. 11

14 ASPECTS QUANTITATIF ET QUALITATIF DU BRUIT AUX ABORDS DES BOUCHES D ACCÈS D UN TUNNEL Aux alentours des bouches d accès d un tunnel pour lesquelles on n'a pas eu recours à des matériaux d'absorption acoustique, on enregistre une hausse de bruit de 3 à 9 db(a) par rapport à la situation où la route ne passe pas sous un tunnel. Parallèlement à cet aspect quantitatif, l'aspect qualitatif est en grande partie responsable de cette nuisance accrue: si l'intensité du trafic est relativement faible, les riverains peuvent distinguer le bruit produit par chaque véhicule. La composition spectrale du bruit produit par un véhicule change brusquement lorsque celui-ci entre ou sort d'un tunnel. Lorsque la voiture entre dans un tunnel, la propagation du bruit de la voiture est brutalement modifiée: elle passe d'une situation en champ libre (voir fiche 1) à un régime en espace clos. Dans un espace clos, le niveau de pression acoustique est fortement influencé par ce que l'on appelle le champ de résonance, qui naît des multiples répercussions du son contre des parois non absorbantes. Le champ de résonance intensifie le niveau de bruit, ce qui explique l'augmentation du niveau sonore susmentionnée aux alentours du tunnel. A certaines fréquences, le niveau de pression acoustique lié au bruit du véhicule se trouve renforcé par les allées et venues du son entre les parois du tunnel perpendiculaires les unes aux autres ou entre la chaussée et le plafond du tunnel. On observe également une modification du spectre du son, ce qui peut se traduire par une nuisance sonore accrue subjective. 12

15 COUVERTURE D UN AXE ROUTIER OU TUNNEL Une solution radicale mais aussi coûteuse au bruit du trafic peut consister à recouvrir la route entièrement. On peut opter pour une couverture légère meilleur marché ou pour une couverture lourde plus coûteuse. Dans le premier cas, la construction sert uniquement à retenir le bruit, dans le deuxième, il est possible d'aménager des routes et des parcs, ou encore de construire des bâtiments au-dessus de l'ouvrage. Un problème spécifique se pose aux BOUCHES D ACCÈS D UN TUNNEL (entrée et sortie). Le bruit des véhicules se répercute en effet contre les parois et le plafond du tunnel, ce qui augmente considérablement le niveau de bruit. C'est ce que l'on appelle l'effet de résonance. Ce niveau de bruit plus élevé entraîne un risque accru de nuisances sonores chez les riverains. Tunnel aux parois réfléchissantes La pose de matériaux absorbants au niveau des parois du tunnel et le plafond, sur une distance de plusieurs dizaines de mètres à partir de la bouche du tunnel, permet de réduire ce type de nuisance sonore. Les parois de la tranchée partant de ou menant à la bouche du tunnel doivent également être recouvertes de matériaux absorbants. Dans la pratique, on a souvent recours à de l'acier ou de l'aluminium perforé comprenant une couche d'isolation en laine minérale. Tunnel aux parois absorbantes 13

16 EXEMPLE CONCRET D'UNE ATTÉNUATION DE BRUIT RÉUSSIE: LE RING DE BRUXELLES À ANDERLECHT Sur le ring de Bruxelles à Anderlecht, on a combiné un revêtement routier silencieux à des écrans antibruit de grande qualité. Photo détaillée d'un revêtement en BBDr (granulats 4 6 mm) (Pièce de monnaie d'un diamètre de 21 mm en guise de référence) On a opté pour un revêtement en BBDr monocouche dont les granulats présentent des dimensions comprises entre 4 et 6 mm pour assurer une faible émission à la source. Les écrans ont été installés le plus près possible des bandes de circulation pour garantir une efficacité maximale. Une bande d'arrêt d'urgence de 3,3 m a été préservée pour des raisons de sécurité. fiche 7 Photo détaillée de l'écran antibruit (la canette sert de référence) Les écrans sont placés sur des bordures en béton de type New Jersey (hauteur 80 cm). L'écran proprement dit possède une hauteur de 230 cm et est constitué d'une plaque d'acier perforé derrière laquelle on trouve un matériau isolant (laine de verre), recouvert d'une feuille hydrofuge. Le métal est peint dans des nuances de bleu. Un couronnement d'écran en forme de boudin surmonte l'écran (hauteur: env. 50 cm) et est réalisé dans le même matériau pour contrer au mieux la diffraction du bruit au-dessus de l'écran. La hauteur totale de l'écran est donc de 360 cm. La route est surélevée par rapport au terrain environnant, ce qui promeut la propagation du bruit du trafic et a donc un effet défavorable. Si l'écran protège efficacement les immeubles en contrebas, il reste malheureusement sans effet pour les étages supérieurs des immeubles tours avoisinants qui peuvent cependant bénéficier d'une réduction de bruit grâce à la pose du revêtement en BBDr. 14

17 En résumé: Un écran antibruit doit idéalement être placé le plus près possible de la route. Un écran absorbant est plus efficace qu'un écran réfléchissant. Les conditions météorologiques peuvent annuler temporairement l'effet d'un écran antibruit. Un écran doit présenter un poids suffisant par m 2 et être dépourvu d'ouvertures; la végétation n'est pas une barrière antibruit efficace. Un MUR ANTIBRUIT (parois verticales) est plus efficace qu'un talus (parois inclinées vers l extérieur de la route). Une route située en contrebas provoque moins de nuisances sonores dans la zone avoisinante, tandis qu'une route surélevée cause plus de nuisances sonores par rapport à une route située à la même hauteur que les environs. Une couverture, légère ou lourde, de la route ou l'aménagement d'un tunnel routier peut constituer une mesure efficace contre le bruit, mais s'avère aussi plus coûteuse. L'entrée et la sortie d'un tunnel peuvent générer des problèmes de bruit spécifiques, qui peuvent être réduits en procédant à l'isolation acoustique des bouches du tunnel et des tranchées d'accès. Il ressort de ce qui précède que les conditions de réalisation de l'écran antibruit (absorbant ou non, suffisamment lourd,...) sont essentielles, tout comme le choix de son matériau. Une série de matériaux différents se prête à sa fabrication : Métal: aluminium ou acier (absorbant ou non absorbant) Béton (absorbant ou non absorbant) Bois (absorbant ou non absorbant) Verre (non absorbant uniquement) Plastique: transparent, comme le polycarbonate ou le polyméthacrylate de méthyle (non absorbant uniquement), ou opaque (absorbant ou non absorbant) Terre Ces matériaux sont abordés en détail dans les pages suivantes. Les écrans couverts de verdure également réalisés en métal, béton,... ou en terre sont traités comme un matériau distinct en raison de leur apparence particulière. Un tableau comparatif figure à la fin de cette analyse et présente clairement les avantages et les inconvénients des différents matériaux. 15

18 LES ÉCRANS MÉTALLIQUES Avantages : matériau solide présentant une masse suffisante par m 2 ; durée de vie correcte, moyennant un bon entretien. La longévité des écrans métalliques peut atteindre 30 ans; les versions absorbantes présentent de bonnes caractéristiques d'absorption. Inconvénients : doit être traité contre la corrosion (acier). Les écrans doivent certainement être repeints après 20 ans. Les éléments défectueux doivent être remplacés le plus rapidement possible. Le matériau d'absorption acoustique perd ses propriétés absorbantes sous l'effet de l'humidité et de la saleté; il doit donc être remplacé à intervalles réguliers, même si une feuille hydrofuge est appliquée pour le protéger; offre peu de flexibilité au niveau du façonnage (mais de nombreuses possibilités pour la couleur); généralement peu esthétique et difficile à intégrer dans le paysage; obstrue le champ de vision des riverains et des usagers de la route; les graffitis sont difficiles à éliminer dans le cas de la version absorbante. 16

19 QUELS SONT LES DIFFÉRENTS MATÉRIAUX ET SYSTÈMES UTILISÉS POUR ATTÉNUER LE BRUIT DU TRAFIC? Les pages suivantes répertorient les différents matériaux existants et expliquent leurs caractéristiques. 1. ÉCRANS MÉTALLIQUES Les écrans fabriqués en tôle d'acier ondulée ou profilée sont utilisés comme des écrans non absorbants. Des cassettes rectangulaires en acier perforé, remplies de matériau absorbant (de la laine de verre ou de roche, par exemple), font partie des composants d'un écran absorbant. Les ÉCRANS MÉTALLIQUES ont une durée de vie acceptable, moyennant un entretien suffisant. Les versions absorbantes se caractérisent par une excellente capacité d'absorption acoustique dans la gamme de fréquences visée. Les écrans métalliques peuvent être réalisés dans n'importe quelle couleur, mais présentent une flexibilité moindre au niveau du façonnage. Ils ne sont généralement pas très esthétiques et sont des éléments plutôt perturbants dans le paysage. Les graffitis sont difficiles à éliminer sur les versions absorbantes et les écrans en acier peuvent être attaqués par la corrosion. Écran antibruit en tôle d'acier profilée (non absorbant) Écran antibruit en tôle d'acier perforée (absorbant) 17

20 LES ÉCRANS EN BÉTON Avantages : matériau très résistant, doté d'une masse élevée par m 2 ; peut être autoportant; exige peu d'entretien; très longue durée de vie. La durée de vie type peut atteindre 40 ans; Inconvénients : obstrue le champ de vision des riverains et des usagers de la route; un peu moins absorbant que les écrans métalliques absorbants; peu de flexibilité en terme de couleur. peut être réalisé en version absorbante. Les qualités d'absorption acoustique sont, en moyenne, un peu moins bonnes que celles du métal ou du plastique absorbants, mais meilleures que celles du bois absorbant; grande flexibilité sur le plan architectural. 18

21 2. ÉCRANS EN BÉTON Les ÉCRANS EN BÉTON se déclinent dans toutes les formes et dimensions; ils offrent dès lors une grande liberté sur le plan du façonnage. Les écrans peuvent être dotés de propriétés absorbantes: on utilise à cet effet des grains d'argile expansés, des grains de céramique ou des petits morceaux de pneus recyclés, tandis que la surface est gaufrée ou striée. Les atouts de ces écrans incluent leur durée de vie élevée, leur entretien réduit et les possibilités architecturales évoquées ci-avant. L'un des inconvénients réside dans l'aspect, car le béton offre peu de possibilités en terme de couleur. Dans la pratique, les écrans en béton ne s'intègrent généralement pas souvent de façon harmonieuse dans un paysage naturel ou champêtre. Écran en béton à motif strié pour une meilleure absorption du bruit 19

22 LES ÉCRANS EN BOIS Avantages : apparence naturelle et chaude, qui permet une intégration aisée dans le paysage; peut être réalisé en version absorbante. Les qualités d'absorption acoustique sont, en moyenne, moins bonnes que celles des écrans absorbants en béton, en métal ou en plastique. Inconvénients : durée de vie limitée. Il ne faut pas compter sur une durée de vie supérieure à 20 ans, compte tenu de l'influence de notre climat humide; les essences de bois indigène doivent être rendues imputrescibles à l'aide de produits chimiques toxiques, néfastes pour l'environnement; l'utilisation de bois tropical est difficilement conciliable avec le développement durable; obstrue le champ de vision des riverains et des usagers de la route. 20

23 3. ÉCRANS EN BOIS Les écrans antibruit peuvent également être réalisés en bois. À cet effet, on peut utiliser du bois dur tropical (de l'azobé, par exemple), ou du bois européen ayant subi un traitement imputrescible (du pin, par exemple). D'un point de vue écologique, le bois dur tropical est bien entendu une solution peu judicieuse. Le traitement imputrescible du bois européen exige l'utilisation de produits chimiques extrêmement toxiques, néfastes pour l'environnement. Malgré le traitement, la durée de vie de ces ÉCRANS EN BOIS demeure assez limitée. Il faut toutefois admettre qu'un écran en bois présente un caractère chaud et naturel que les écrans en béton ou en métal ne possèdent pas. Le bois peut aussi être combiné à un autre matériau, du verre par exemple. Écran antibruit réalisé en bois de sapin européen rendu imputrescible Combinaison de bois et de verre 21

24 LES ÉCRANS TRANSPARENTS : Avantages : poids suffisant par m 2 (surtout le verre); n'obstruent pas (ou de façon moins importante) le champ de vision et permettent ainsi aux usagers de s'orienter et d'admirer le paysage; durables (encore quelques incertitudes concernant le polycarbonate); résistants aux rayons ultraviolets (UV) (encore quelques incertitudes concernant le polycarbonate). Inconvénients : sensibles au vandalisme (bris) (sauf le polycarbonate et le polyméthacrylate de méthyle (PMMA)); non absorbants; les écrans en plastique sont inflammables; deviennent sales sous l'effet de la poussière et de la pluie. Les panneaux modernes recevraient cependant un traitement antisalissure et devraient dès lors être nettoyés moins souvent; peuvent présenter une opacité temporaire à cause de la condensation; bien que les plaques modernes de polycarbonate soient munies d'un film protecteur contre les UV, il n'a pas encore été démontré avec certitude que ce matériau n'est pas affecté à long terme (> 10 ans) par les UV (jaunissement); le PMMA est un peu moins solide (moindre capacité de résistance au vent, aux impacts, etc.); dans la pratique, ce point faible est néanmoins compensé en armant les plaques. 22

25 4. ÉCRANS TRANSPARENTS Les ÉCRANS TRANSPARENTS peuvent être réalisés en verre ou en plastique transparent (du polycarbonate ou du polyméthacrylate de méthyle (PMMA)). Le verre présente l'avantage d'être plus lourd, alors que le plastique est moins susceptible de casser. Les écrans transparents offrent l'avantage majeur de ne pas entraver le champ de vision des riverains et des usagers, de sorte que leur installation est moins gênante. En principe, les écrans transparents sont donc plutôt réservés à une utilisation en milieu urbain (voir photo du bas). L'écran doit cependant conserver ses qualités de transparence: celles-ci peuvent être amoindries par la saleté, la poussière, la condensation ou les graffitis. Ces écrans transparents ne sont pas absorbants et leurs prestations acoustiques sont par conséquent inférieures à celles des écrans absorbants. Le verre présente de surcroît l'inconvénient spécifique d'être sensible et de rompre plus aisément (vandalisme ou projection de pierres par les pneus des véhicules). C'est pourquoi le bord inférieur d'un écran transparent est généralement réalisé dans un autre matériau (métal, béton, bois). Les différents types de plastique présentent aussi un certain nombre d'inconvénients intrinsèques. Écran antibruit en plastique (PMMA) armé Installation d'écrans antibruit en verre en milieu urbain (projet urbain Vienne) 23

26 LES ÉCRANS EN PLASTIQUE PVC Avantages : grande flexibilité au niveau de la couleur. Permet même d'imiter le bois; excellente absorption acoustique; peuvent être fabriqués à partir de plastique recyclé et sont euxmêmes recyclables; peuvent recevoir une couche de protection antisalissure; les graffitis peuvent être éliminés à l'aide de détergent; Inconvénients : nouveau produit, pour lequel il n'existe donc pas d'évaluation à long terme; obstrue le champ de vision; la fabrication du PVC requiert l'utilisation de produits chimiques toxiques; l'élimination des graffitis se fait à la main, avec du détergent (de l'acétone, par exemple); elle nécessite donc du temps (et est par conséquent coûteuse) et est peu écologique. stabilité des couleurs et résistance aux UV, durée de vie élevée. 24

27 5. ÉCRANS EN PLASTIQUE (NON TRANSPARENTS) Les ÉCRANS EN PLASTIQUE non transparents constituent une alternative récente aux écrans métalliques. Ces écrans se composent d'éléments en PVC perforé et peuvent inclure une couche de laine de roche qui leur confère de grandes qualités d'absorption acoustique. Ce système offre une grande flexibilité au niveau des couleurs, mais les possibilités de façonnage sont moins nombreuses. Ils présentent l'avantage de pouvoir être fabriqués à partir de plastique recyclé et d'être euxmêmes recyclables. Ces écrans peuvent prendre l'apparence du bois et s'intègrent ainsi de manière plus esthétique dans le paysage. Écran en plastique (PVC) ayant l'aspect du bois Écran absorbant en PVC 25

28 LES ÉCRANS RECOUVERTS DE VERDURE Avantages : possibilité de créer un ensemble très esthétique, qui s'intègre aisément dans le paysage naturel; la longévité est déterminée par le matériau de base et peut donc être élevée. La durée de vie peut être supérieure à 30 ans dans le cas d'écrans en béton; un écran couvert de verdure peut également offrir une valeur ajoutée écologique, car des petits animaux (araignées, insectes,...) viennent s'y installer. Inconvénients : exige généralement beaucoup de soins et d'entretien. Les entretiens sont souvent fréquents les premières années, mais un seul entretien par an suffit habituellement une fois que la végétation a terminé sa croissance; la terre peut être lessivée par les pluies ou devenir très sèche, ce qui provoque la mort de la végétation. Un système d'irrigation peut contribuer à résoudre le problème, mais augmente les coûts; en dépit de son aspect naturel, un écran de verdure obstrue également le champ de vision des riverains et des usagers. 26

29 6. ÉCRANS COUVERTS DE VERDURE Les ÉCRANS ANTIBRUIT «VERTS» sont généralement réalisés en bois, en terre cuite, en béton ou en éléments métalliques et sont ensuite remplis de terre. Des plantes sont semées dans cette terre et recouvrent progressivement l'ensemble de la construction. On obtient ainsi une barrière antibruit très naturelle. Le rôle de la végétation est purement esthétique: l'absence ou la présence de plantes n'a guère d'influence sur le plan acoustique. Ce type d'écran antibruit s'intègre de façon plus harmonieuse dans le paysage, ce qui constitue un atout majeur. Les coûts d'entretien d'un tel écran sont généralement élevés (tailler les plantes, remplacer les sujets qui ont dépéri, etc.) et il est souvent nécessaire de les irriguer. En guise d'alternative à un écran où les plantes poussent à l'intérieur (la terre se trouve donc dans l'écran même), on peut envisager de faire croître la végétation contre l'écran. On utilise souvent du lierre à cet effet, que l'on fait par exemple grimper le long d'un écran en béton présentant une texture brute, afin de donner une meilleure prise à la plante. Écran antibruit composé de bacs en béton superposés Écran en béton recouvert de lierre 27

30 LES TALUS DE TERRE EN GUISE D'ÉCRAN ANTIBRUIT Avantages : solution peu coûteuse si l'on dispose de grandes quantités de terre excédentaire dans les environs; aspect naturel, à plus forte raison si le talus est tapissé de plantes; extrêmement durable: la durée de vie est illimitée; insensible aux graffitis. Inconvénients : exige beaucoup plus de place qu'un écran mince ordinaire. Il est toutefois possible de réduire l'espace nécessaire en aménageant un talus dont l'un des deux versants est renforcé, ce qui permet de réaliser une pente dont l'angle est supérieur à 45 ; la protection acoustique est moins efficace que celle d'un écran mince de même hauteur; exige un entretien relativement important (tailler, faucher); obstrue le champ de vision des riverains et des usagers. α pente = (180 - α) /2 à condition que les deux pentes du talus soient identiques. Plus α est petit, plus la pente est grande (c'est-à-dire escarpée). Le tableau ci-dessous indique la relation entre α, la hauteur et la largeur de la base du talus. Un angle d'ouverture plus petit (et, partant, une pente plus raide) se traduit par une base moins large et un gain de place au pied du talus. Lien entre la hauteur et la largeur de la base des talus Hauteur (m) Largeur de la base (m) Largeur de la base (m) Largeur de la base (m) si α = 60 si α = 90 si α = ,5 6,0 10,4 4 4,6 8,0 13,9 5 5,8 10,0 17,3 28

31 7. TALUS DE TERRE L'aménagement d'un TALUS de terre en guise d'écran antibruit peut être une solution séduisante et peu coûteuse si l'on dispose de grandes quantités de terre excédentaire à proximité. Il faut cependant un espace suffisant pour l'assise du talus, ce qui est loin d'être évident en milieu urbain. Un talus de terre dépourvu de renforcement doit avoir une pente maximale de 45, de sorte que sa largeur doit au moins être égale au double de sa hauteur. Si l'on prévoit un renforcement utilisant des éléments en métal, en plastique ou en béton (photo du bas), la pente du talus peut avoir une inclinaison plus forte sans risque de glissement de terrain, mais les coûts sont également plus importants. Talus de terre servant d'écran antibrui à une habitation dont seule la toiture reste visible Écran de terre avec renforcement de pente en béton 29

32 EXTRÉMITÉS DES ÉCRANS ANTIBRUIT Il convient de prêter une attention particulière aux extrémités d'un écran antibruit. Il n'est généralement guère esthétique d'interrompre brutalement un écran antibruit. Plusieurs solutions sont envisageables: réduire progressivement la hauteur de l'écran antibruit et le fondre ainsi dans le paysage. Cette réduction peut prendre la forme d'un escalier ou d'une pente. Une autre possibilité consiste à camoufler l'extrémité de l'écran, à l'aide de végétation par exemple. Dans un certain nombre de cas, on décide néanmoins d'interrompre brutalement l'écran, précisément pour souligner son caractère contemporain. 30

33 INSTALLATION D'ÉCRANS ANTIBRUIT À l'exception des talus de terre, pratiquement tous les ÉCRANS en métal, en béton, en bois, en verre ou en plastique sont construits à partir d'éléments préfabriqués. Une méthode fréquemment utilisée consiste à placer d'abord des profilés en H verticaux, en acier peint ou galvanisé, sur des fondations adéquates. Les profilés sont parfaitement verticaux et séparés les uns des autres par une distance bien définie. À l'aide d'une grue, on fait ensuite glisser les éléments préfabriqués entre les encoches des profilés en H. Ce principe de montage est représenté ci-dessous. Montage d'éléments préfabriqués en PVC, entre deux profilés en H verticaux Ce principe est aussi souvent appliqué aux écrans en béton, mais ces derniers peuvent également présenter une conception autoportante, qui ne nécessite pas de profilés de soutien. Les écrans couverts de verdure se composent parfois de bacs en béton empilés, sans éléments de soutien (voir page 27). 31

34 COÛT APPROXIMATIF DE L'INSTALLATION PAR M 2 COÛT D'ENTRETIEN ANNUEL APPROXIMATIF PAR M 2 32

35 COÛT D'UN ÉCRAN ANTIBRUIT Le prix d'un écran antibruit inclut les coûts suivants: conception, matériau et installation entretien transformation au terme de sa durée de vie Une multitude de facteurs influence ce prix, de sorte qu'il est impossible de donner un prix unitaire précis pour un type de matériau donné. Le prix de l'écran par m 2 variera donc d'un projet à l'autre et sera notamment conditionné par les facteurs suivants: épaisseur, hauteur et longueur de l'écran dimensions des fondations requises capacité de résistance au vent exigée accessibilité du chantier (pour l'installation et l'entretien des écrans) signalisation requise (pour l'installation et l'entretien des écrans) accessibilité de la terre (pour les murs de terre) Un graphique exposant le COÛT APPROXIMATIF de l'installation par m 2 (par rapport à la solution la moins coûteuse) et un graphique indiquant les COÛTS D'ENTRETIEN annuels approximatifs par m 2 (par rapport au moins cher) peuvent toutefois être établis. 33

36 TABLEAU RÉCAPITULATIF Critère/type métal béton bois acier aluminium tropical indigène (traité) transparent écrans recouverts de verdure mur de terre A NA A NA A NA A NA A NA verre PC PMMA Protection acoustique Absorption acoustique Poids par m Écologique Flexibilité (forme) Flexibilité (couleur) PA PA Espace nécessaire Intégration dans le paysage Obstruction du champ de vision Longévité Résistance aux conditions climatiques Résistance au vandalisme Capacité de résistance au vent Fréquence des entretiens Coûts d'installation Coûts d'entretien LEGENDE A Ecran avec des propriétés d absorption NA Ecran sans propriété d absorption PC Ecran en polycarbonate PA Critère non applicable à ce type d écran + Le type d écran apporte une réponse favorable au critère 0 Le type d écran est neutre par rapport au critère - Le type d écran apporte une réponse défavorable au critère 34

37 INTÉGRATION DES ÉCRANS ANTIBRUIT DANS LE PAYSAGE Parallèlement aux qualités acoustiques et techniques que doivent présenter les ÉCRANS ANTIBRUIT, un troisième aspect revêt une importance non négligeable, à savoir l'esthétique. Lors de la conception d'écrans antibruit, il faut éviter l'installation d'une construction dérangeante dans le paysage. Pour obtenir une construction esthétiquement judicieuse, il faut tenter de l'intégrer au mieux dans le paysage ou bien de souligner sa présence en jouant sur l'effet de contrastes, afin de créer un tout harmonieux. Le concepteur d'un écran antibruit dispose de quatre paramètres: couleur texture forme - éléments secondaires, tels que plantations, ornements,... Les plantations servent souvent à dissimuler, ou tout au moins adoucir, un écran antibruit - en béton, par exemple - qui semble dur et froid. Cette forme d'intégration naturelle est plutôt retenue lorsqu'il faut installer un écran antibruit dans un environnement champêtre. En milieu urbain, il est possible d'intégrer l'écran en lui donnant par exemple une couleur et une texture identiques à celles des bâtiments avoisinants. La photo jointe, qui présente un écran installé sur un pont, est un bon exemple d'intégration réussie. L'élément vertical formé par les piliers du pont se mêle aux éléments qui soutiennent l'écran. Ce caractère est accentué par la touche de couleur. Les éléments courbés confèrent un caractère dynamique à la construction. Le choix d'une nuance vive est un exemple d'effet contrastant qui souligne le design contemporain de l'ouvrage. 35

38 RÉFÉRENCES i Van der Toorn, J.D., Geluiddemping door bossen, Rapport VL-HR (1975) de l'i.c.g.; NBN ISO :1996 Acoustique Atténuation du son lors de sa propagation à l air libre Partie 1 : Calcul de l absorption atmosphérique; ii Van Renterghem T., Botteldoorn D., Cornelis W.M., Gabriels D., Reducing Screen-Induced Refraction of Noise Barriers in Wind by Vegetative Screens, Acta Acustica united with Acustica, Vol. 88 (2002) iii Takagi K. e.a., Prediction of road traffic noise around tunnel mouth, INTERNOISE 2000, Nice, France (27-30 août 2000) RÉFÉRENCES DES ÉTUDES Kotzen B. et English C., Environmental Noise Barriers A guide to their acoustic and visual design, E & FN SPON, Londres & New York (1999) Farnham J. et Beimborn E., Noise barrier design guidelines, téléchargé à partir de noisea.htm 36