Propriétés acoustiques de parois maçonnées avec des briques alvéolaires de terre cuite

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1 Propriétés acoustiques de parois maçonnées avec des briques alvéolaires de terre cuite Gary Jacqus (1,) Vincent Gibiat () Sylvain Berger (1) Philippe Jean (3) Michel Villot (3) Sébastien iukaj (1) (1) (3) ()

2 Plan Introduction / Objectifs Modélisation des parois alvéolaires de terre cuite Résultats / Discussion onclusions et Perspectives

3 Introduction Motivations : Les briques creuses de terre cuite, pour quoi faire? Propriétés thermiques intéressantes grâce à la structure alvéolée de ces structures Gain de masse permet une meilleure maniabilité sur chantiers Aspect acoustique peu étudié e travail vise à établir un modèle capable de prédire le comportement acoustique des murs de briques alvéolaires 3

4 Mesures des pertes par transmission : R(dB) Mesures sur 7 parois alvéolaires de cm d'épaisseur * 6 * Loi de Masse Loi de Masse 55 πfρ *R log ρairc f (Hz) s air R (db) Mesures sur 5 parois de 37.5cm d'épaisseur f (Hz) Propriétés acoustiques complexes! (murs anisotropes, épais et inhomogènes) 4

5 Modélisation des parois alvéolaires de terre cuite A) Approches possibles : 1) Méthode des éléments finis (Jean & al. acta acustica, Jean & al. 6 Building acoustics etc ) Mur de 37.5cm Modélisation fine de structures complexes Géométries alvéolaires nécessitent des maillages très lourds ) Approche «semi-analytique» (Maysenholder & al. acta acustica 3) Indice R en champ diffus : R T 1 a x a y a m m 1log ( θ ) ( θ ) Ω π sin inc cos T d Ω mx my m ω ρ, υ υ exp( iγ h) A ξ ( z h) m ip inc γ m m υ / λ 3 a / λ Périodicité (X,Y) Fonction du profil alvéolaire selon l épaisseur Solution formelle inapplicable au cas des murs de briques 5

6 B) Démarche proposée : On assimile le mur alvéolaire à une plaque épaisse orthotrope équivalente Modèle analytique tenant compte de TOUS les modes de Lamb dans la paroi homogénéisée (Skelton & al. JSV 199) ϕ θ air L x F τ τ ( f, θ, ϕ ) R finite ( ρ,,...) T,T L ZL 1 L + Z ρ ac a,z cos θ ( f, θ, ϕ,l x,ly ) τ( f, θ, ϕ) σ( ka sin( θ), ϕ,l x,ly ) d 1log( τ ) f 1 L 1 ( )( L Z) ( ) Problème : Propriétés du milieu effectif??? ij air y z αβ 11 6

7 Homogénéisation de la brique alvéolaire : Simulation numérique (FEM) de différents chargements mécaniques (statiques) appliqués à une brique alvéolaire Prise en compte : de la géométrie de la brique des propriétés mécaniques du tesson FL ε i i j Ei υij S ε i εj ul j i υij ε L i,j x,y,z i j i ul j i ; L j Tij Gij γ ij ui γ α+β L ( L ) u ( L ) j j i ij + j L i Essais de traction eff αβ Essais de cisaillement 7

8 Illustration : Géométrie ompression selon z Obtention de 55Gxz Limitations et hypothèses : ouplage fluide-structure négligé dans les alvéoles Hypothèse «BF» valable tant que λ a << vib a 8

9 Résultats omparaisons mesures / calculs: Paroi omparaison maçonnée Simulation-expérience cm, Enduit 1 face Paroi omparaison maçonnée 37.5cm, alculs-expérience Enduit 1 face 6 5 mesure PEOF PMOF 8 7 Mesure PEOF PMOF ρ s 4kg.m R (db) 4 3 ρ s 15kg.m R (db) f(hz) f(hz) Zone critique c a f f cx πh c a f f cy πh 1ρ 11 1ρ Résonance du mode de Lamb S1 f h, ρ f coup S1, 33 1 h ρ 33 : Défavorable 9

10 Mise en évidence expérimentale du mode S1 sur une paroi de cm Excitation mécanique de type bruit blanc entre [1Hz-5kHz] Phase relative entre les vitesses côté émission / réception? z vz ϕ( f ) arg( H) arg 1log z vz h Phase (degré) ouple de capteurs (1,1 ) ouple de capteurs (, ) f (Hz) f S1 Phase (degré) f (Hz) f S1 1

11 Importance de la phase de caractérisation : 1) Du tesson de terre cuite ) Des pertes structurales R expérimental Pertes mesurées eta% R (db) R (db) 3 R expérimental Tesson caractérisé E1GPa E5GPa f(hz) f(hz) aractérisation ultrasonore Total loss factor η. f T r fruency (Hz)

12 onclusions et perspectives Approche hybride pour modéliser le R d un mur de briques creuses Pertinence de l homogénéisation mécanique : 1) Forte anisotropie responsable du rayonnement «BF» (mode A) ) Très faible rigidité (selon z notamment) + Grande épaisseur Modes de Lamb d ordre élevé responsables du rayonnement «MF-HF» Étape de caractérisation essentielle pour une comparaison quantitative Perspectives : optimisation acoustique basée sur le modèle proposé (influence du profil alvéolaire, de l épaisseur, du tesson ), influence de la contrainte thermique 1

13 Annexe GPa αβ Tenseur élastique effectif des parois alvéolaires étudiées 13 GPa αβ