Bureau d étude : AUDIT BRUIT

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1 GIRAULT Romuald LACRABERIE Julien Année universitaire Bureau d étude : AUDIT BRUIT Tuteurs : S. GOMBERT, F. RIBEYRE

2 Sommaire Introduction...3 I)Notions générales sur le bruit...4 I.1 - Nature des phénomènes sonores...4 a)onde acoustique...4 b)front d onde...4 c)célérité...4 d)caractéristiques fréquentielles...5 e)caractéristiques spectrales... 6 f)caractéristiques énergétiques... 7 I.2 Effets du bruit sur la santé a)anatomie et physiologie de l oreille...10 b)effets du bruit sur la santé I.3 La mesure du bruit a)le sonomètre...13 b)méthodologie...14 I.4 - Prévention contre le bruit II)Résultats du questionnaire II.1 - Présentation du questionnaire II.2 - Résultats a)connaissance sur le bruit : b)la perception du bruit à l EGID...18 c)le bruit et vous III) Cartographie du bruit à l EGID III.1 - La carte du bruit mesuré à l EGID III.2 - La carte du bruit ressenti : III.3 - Conclusion des cartes de bruit : IV)Actions pour réduire le bruit...31 Conclusion Liste des illustrations Bibliographie...34 Annexes

3 Introduction L audit bruit a pour but, à partir de mesures in situ et d un questionnaire, d évaluer et de faire un état des lieux des nuisances sonores présentes à l EGID dans le but de proposer des solutions pour réduire celles-ci à la source. L état des lieux se présente sous la forme de cartes de bruit qui servent à : -instaurer une approche destinée à éviter, prévenir ainsi qu à réduire l exposition au bruit dans cet environnement ; -informer le public des résultats obtenus ; -adopter des plans d action (plan de prévention du bruit, localisation des zones calmes et bruyantes, mesures à prendre pour réduire le bruit). Une première partie porte sur les généralités physiques du bruit ainsi que ses effets sur la santé. Dans une seconde partie nous avons exploité les résultats issus d un questionnaire. Ce questionnaire, distribué à tous les étudiants mais également à tout le personnel, a permis de mieux comprendre et de localiser les gênes occasionnées par ces nuisances au sein de l EGID. Le questionnaire est divisé en 3 thèmes principaux : «la connaissance sur le bruit», «la perception du bruit à l EGID» et «le bruit et vous à l EGID». A partir de la perception du bruit, une carte de bruit ressenti a été créée dans une troisième partie. Parallèlement à ce questionnaire, une campagne de mesure a été réalisée. Les mesures effectuées à partir du sonomètre ont servi a créer une carte réelle du bruit, qui a été comparée à la carte de perception. Une dernière partie porte sur les propositions faites afin d améliorer la qualité sonore de l EGID. A partir de la localisation des zones bruyantes et de la perception des sources de bruit, il a été possible d envisager des solutions afin de réduire les éventuelles nuisances. Une affiche sera exposée afin de sensibiliser les personnes aux risques liés à l exposition au bruit et partager les résultats obtenus concernant les nuisances sonores au sein de l EGID. 3

4 I) Notions générales sur le bruit I.1 - Nature des phénomènes sonores a) Onde acoustique Une onde acoustique est produite par la vibration d un objet. Dans l air, il peut s agir de la peau d un tambour, des cordes vocales d un chanteur, de la membrane d un haut parleur Chaque molécule composant l air en contact avec cette source acoustique vibre à son tour. Cette vibration est ensuite transmise à la molécule voisine, puis à la voisine de cette voisine, etc. La vibration atteint ainsi progressivement tout le milieu. Le son est une onde acoustique audible dans l air, mais les ondes acoustiques peuvent se propager dans tous les milieux matériels (terre, béton..). La seule situation où le son ne se propage pas, c est en absence de matière. b) Front d onde Le front d onde est défini comme une surface formée par l ensemble des points qui vibrent en synchronisme. Pour un son dans l air, comme l onde se propage en trois dimensions, les fronts d ondes sont des sphères. Tous les points situés à la même distance de la source vibrent en phase (Figure 1) Si l on se place loin de la source, la courbure des fronts d onde devient très faible. A une distance suffisamment grande, il est possible de considérer que les fronts d onde sont quasiment plans. Figure 1 : Front d'onde c) Célérité La célérité d une onde est la vitesse de propagation des ses fronts d onde. Elle est d environ 340 m/s dans l air. La célérité augmente avec la densité du milieu. Elle augmente également avec la température du milieu. - Fréquence et célérité : Les sons se propagent à la même vitesse, qu ils soient grave ou aigus : l air est un milieu non dispersif. - Décalage entre deux sons : 4

5 Lorsque le même son parvient deux fois à l oreille de l homme avec un faible décalage (écho par exemple), deux phénomènes sont possibles : si le décalage est supérieur à 50 ms, l individu perçoit séparément les deux sons ; si le décalage est inférieur à 50 ms, les deux sons ne sont pas discernés. - La réfraction : Lorsque la célérité du son n est pas constante dans le milieu de propagation, l onde subit un changement de direction : c est le phénomène de réfraction. Une onde sonore peut être réfractée lorsqu elle passe d un milieu à un autre. Mais, dans l air, la réfraction est souvent produite par un changement de température, le son est dévié du coté de la température la plus faible. Exemple de réfraction : En général, dans une salle, l air est plus chaud un niveau du public. L onde sonore est donc déviée vers le plafond. C est la raison pour laquelle on dit parfois que le son monte dans une salle, ce qui pénalise les places situées au fond de la salle. Le meilleur moyen pour palier ce défaut consiste à incurver le plancher. d) Caractéristiques fréquentielles - L onde sinusoïdale : L onde sinusoïdale est la vibration la plus simple qu il puisse exister : elle est composée d une succession d allers et retours réguliers de part et d autre d une même position. Le son produit par cette onde est aussi appelé son pur. Les sons parfaitement sinusoïdaux sont très rares dans la nature ; ils sont généralement produits par certains appareils électroniques (tonalité du téléphone). Dans la figure ci-dessous, l abscisse t représente le temps et l ordonnée x le déplacement d une particule par rapport à sa position d équilibre. Figure 2 : Onde acoustique d'un son pur Une onde sinusoïdale est décompose en trois paramètres : son amplitude, sa fréquence et sa phase à l origine. L amplitude est l écart maximum (en valeur absolue) que parcourt cette particule par rapport à sa position d équilibre. La fréquence f se définit comme le nombre d oscillations par seconde, elle est mesurée en Hertz (Hz). Le temps au bout duquel la vibration se répète à l identique est appelé période et est noté T. La période est mesurée en secondes. 1 f = T La longueur d onde (notée λ) est la distance (mesurée en mètres) parcourue par l onde sonore pendant un temps égal à une période, on a donc : c λ = ct = f En acoustique, on appelle bruit une vibration aléatoire. Dans ce cas, l évolution temporelle de la pression ne présente aucune périodicité, et il n est pas possible d attribuer au son une hauteur précise. - Perception fréquentielle : L être humain perçoit les sons compris entre 20 Hz et Hz. Les sons d une fréquence inférieure à 20 Hz sont appelés infrasons, et ceux de fréquence supérieure à Hz sont appelés ultrasons. La sensibilité auditive dépend de la fréquence. Elle est maximale entre 2000 et 4000 Hz, et elle diminue considérablement aux basses fréquences. 5

6 e) Caractéristiques spectrales - Théorème de Fourrier : La décomposition d un son en une succession d harmoniques constitue le spectre de ce son. Les harmoniques sont issus de la décomposition d un son périodique non sinusoïdal en une succession de sons dont les fréquences sont toutes des multiples d une même fréquence f appelée fondamental : f,2f, 3f, 4f, etc. (Figure 3) On représente graphiquement le spectre (Figure 4) en traçant en abscisses les fréquences et en ordonnées l énergie des harmoniques. Amplitude (Hz) Figure 3 : Son complexe et sa décomposition en sons sinusoïdaux Figure 4 : Spectre La décomposition spectrale permet de distinguer deux instruments qui émettent la même note. On appelle timbre, la caractéristique subjective permettant de différencier à l oreille deux sons (générés par exemple par deux instruments de musique différents) qui correspondent à la même note au même niveau sonore. Le timbre dépend de la composition spectrale, c'est-à-dire la répartition en énergie des différents harmoniques. D autres paramètres interviennent, notamment l attaque du son et l évolution temporelle des différents harmoniques. - Caractéristique spectrale des bruits: Contrairement au spectre d un son périodique, qui est discret (composé d une série définie de fréquences), le spectre d un bruit est continu. Autrement dit, il comporte théoriquement toutes les fréquences (avec des amplitudes plus ou moins fortes, voire nulles). Pour caractériser les bruits, deux notions sont distinguées : la densité spectrale et le niveau par bande d octave. Sur le spectre, sont considérées des bandes de fréquences dont la largeur est de l ordre de 10 Hz. La densité spectrale est la courbe représentant le niveau dans chacune de ces bandes de fréquence. 6

7 L étendue fréquentielle comprise entre une fréquence f et la fréquence double 2f est appelée bande d octave. Les valeurs standards des fréquences centrales de chaque bande sont (en Hz) : 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, La différence avec la densité spectrale est le fait que la largeur de chaque bande n est plus constante, mais qu elle double d une octave à l autre. Bruit blanc : Un bruit blanc est un bruit dont toutes les fréquences possèdent le même niveau sonore. Bruit rose : On appelle bruit rose, un bruit dont le niveau par bande d octave est constant. db Densité spectrale Niveau par bande Bruit blanc f (Hz) f (Hz) k 2k 4k k 2k 4k db Densité spectrale Niveau par bande Bruit rose f (Hz) f (Hz) k 2k 4k Figure 5 : Bruit blanc et bruit rose k 2k 4k f) Caractéristiques énergétiques Pour traduire mathématiquement le fait qu un son est plus ou moins fort, différentes grandeurs comme la puissance, la pression, l intensité ou le niveau sonore sont utilisées. Bien qu il existe des relations entre ces grandeurs, chacune d elle représente une notion différente. - Puissance : Une source sonore diffuse de l énergie acoustique. Comme toute énergie, celle-ci se mesure en joules (J). La puissance d une source acoustique (mesurée en watts) est égale à l énergie acoustique diffusée par une source X (en Joules) pendant une seconde : X Ρ = t La puissance est caractéristique de la source : elle ne dépend pas de la distance à laquelle l individu se situe par rapport à elle. Le tableau suivant montre les ordres de grandeur des puissances acoustiques selon le type de source. Source Puissance acoustique Montre mécanique 1 μw Voix normale 10-5 W Voix forte 0,1 mw Voix criée 1 mw Haut-parleur 1 W Avion à réaction 1 kw Figure 6 : Tableau des ordres de grandeur des puissances acoustiques 7

8 - Pression : La pression P correspond à la force (en Newtons) exercée par l onde sonore sur une surface (en m²). On la mesure en Pascals (Pa). P = F S Le seuil d audition correspond au son le plus faible que l oreille humaine puisse percevoir. La pression acoustique correspondante, appelée pression au seuil ou pression de référence vaut : Pref = Pa (à 1000 Hz). La pression maximum que l oreille puisse supporter est le seuil de douleur, il est de l ordre de 20 Pa. - Intensité : L intensité I est définie comme l énergie X (en joules) traversant une surface (en m²) pendant un temps (en secondes) : X I = (W/m²) S. t L intensité au seuil d audition est I ref = W/m² Intensité et pression ne sont pas des grandeurs totalement indépendantes. Plus l intensité est forte plus la pression est forte. Mais lorsque plusieurs sources acoustiques émettent simultanément les intensités s ajoutent à l inverse des pressions. - Le décibel Des résultats à des tests d écoute montrent que la sensation auditive est reliée au logarithme de la pression (et aussi au logarithme de l intensité). Ainsi, l unité décibel a été adoptée pour traduire l augmentation de la sensation. Le décibel permet de mesurer le niveau sonore. Il ne faut pas confondre la sensation du niveau sonore, qui est une évaluation subjective par l être humain, avec le niveau sonore mesuré en décibels. Celui-ci est une grandeur physique objective que l on mesure avec le sonomètre. La sensation ne dépend pas seulement du niveau en décibels, mais aussi de la fréquence et du type de son. On définit le décibel par le niveau de pression acoustique (en Pa), mais également à partir de l intensité (W/m²). Le niveau de pression et le niveau d intensité représentées par la lettre L (en décibels) sont définis par : p I L p = 20log 5 ; L I = 10log Les valeurs et correspondent respectivement à la pression de référence (au seuil d audition) et à l intensité au seuil d audition. D après la formule du décibel, des sons inférieurs à 0 db ne sont pas audibles. De la même manière, les sons supérieurs à 120 db détériorent le système auditif humain. 8

9 Figure 7 : Echelle des niveaux sonores En raison de la variation fréquentielle de la sensibilité auditive, deux sons peuvent avoir le même niveau en db, mais offrir à l écoute des niveaux subjectifs différents. Pour tenir compte du rôle de la fréquence, une autre unité a été proposé : le décibel pondéré. Le décibel pondéré est calculé en prenant en compte les variations de perception auditive selon la fréquence. Le tableau suivant donne les valeurs de la pondération A. F (Hz) Pondération A (db) Pour évaluer une nuisance sonre, il ne suffit pas de mesurer le niveau à un instant donné, car le bruit est généralement fluctuant au cours du temps. On effectue donc une moyenne pondérée pendant une certaine durée. Cette moyenne est appelée niveau équivalent (notée Leq). On peut effectuer la moyenne sur plusieurs durées ; une heure, une journée, une soirée ou une nuit. Addition des niveaux sonores : L addition de plusieurs sources se traduit par la formule suivante : L1 L2 Ln L = 10log tot De manière pratique, chaque fois qu on double le nombre de source (ou la puissance d une même source), on ajoute 3 db. 9

10 I.2 Effets du bruit sur la santé Le bruit est une nuisance qui affecte la qualité de vie bien que sa perception soit différente selon les individus. Quarante-cinq pour-cent des Français se disent gênés par le bruit dans leur vie quotidienne. Les effets du bruit sur la santé dépendent de nombreux facteurs tels que l intensité des niveaux sonores, le temps d exposition, la fréquence et la nature des sons, l âge et les antécédents ORL des individus. a) Anatomie et physiologie de l oreille L oreille est un organe complexe qui comprend les éléments nécessaires à l audition mais également des récepteurs liés à la sensibilité à la pesanteur et à l accélération. On distingue trois parties de l oreille : l oreille externe, l oreille moyenne et l oreille interne (Fig 8)) Figure 8: Coupe schématique de l'oreille - Oreille externe Elle comprend le pavillon, le conduit auditif externe et le tympan qui sépare l oreille externe de l oreille moyenne. L oreille externe amplifie la pression sonore et favorise la localisation des sources de bruit. Le pavillon recueille les ondes sonores et les dirige vers le conduit auditif et le tympan, qui vibre sous l influence des vibrations sonores. - Oreille moyenne Elle est constituée par une chaîne de 3 osselets : le marteau, l enclume et l étrier. La trompe d Eustache relie l oreille moyenne au rhino-pharynx, ainsi à chaque déglutition elle s ouvre sur ce dernier ce qui permet de maintenir dans la caisse du tympan une pression égale à la pression atmosphérique. La chaîne des trois osselets transmet les vibrations de la membrane du tympan à la fenêtre ovale. Elle transmet les mouvements du tympan à l oreille interne. Lorsqu un bruit est supérieur à 85 db et dure plus de 1 s, les muscles des osselets se contractent et diminuent les vibrations ; c est le réflexe dit stapédien. La perforation du tympan ou la destruction partielle des osselets ne conduit pas à une surdité complète si l étrier continue à fonctionner. Par ailleurs, les vibrations sonores peuvent être transmise aux liquides de l oreille interne par les os du crâne. 10

11 - Oreille interne De complexité structurale extrême, l oreille interne est appelée labyrinthe. Elle est au cœur du système auditif, c est un milieu liquide renfermant deux ensembles fonctionnels distincts : le vestibule, organe de l équilibre, et la cochlée, ou limaçon, dédiée à l audition. La cochlée abrite environ cellules sensorielles ciliées qui ont un rôle déterminant dans l audition. Par l intermédiaire de ces cellules, la cochlée exerce une triple action : -elle amplifie les vibrations qui lui parviennent -elle analyse ces mêmes vibrations et les oriente en fonction de leur fréquence vers les fibres nerveuses qui lui sont connectées, -elle transforme l énergie vibratoire en influx nerveux. L influx nerveux généré par la cochlée est conduit jusqu aux aires auditives du cerveau par un faisceau de fibres nerveuses. Le cortex cérébral interprète le message nerveux qu il reçoit, et génère la sensation auditive, image perceptive du message sonore capté. La destruction des cellules sensorielles entraîne une surdité bilatérale totale. b) Effets du bruit sur la santé Le bruit peut avoir des effets sur l audition (effets traumatiques) ou sur l ensemble de l organisme par voie sympathique (effets non traumatique ou extra-auditifs). - Effets traumatiques sur l audition A partir de niveaux sonores supérieurs à 120 db l oreille moyenne est lésée entraînant une rupture du tympan et la luxation des osselets. Ces lésions sont plus ou moins réversibles selon la durée et la fréquence du son : les bandes de basse fréquence sont moins nocives que les bandes de hautes fréquences. Le danger représenté par le bruit pour l audition réside dans l accoutumance à des bruits élevés. L intervalle entre l intensité du son qui provoque une fatigue prolongée de l ouïe et une lésion est très faible car l action traumatique du bruit se fait insidieusement et lentement et arrive quand le processus de réversibilité suite à une fatigue prolongée se ralentit. Il convient donc de distinguer selon le caractère permanent ou non de la lésion causée par le bruit sur l audition. D une part, les effets traumatiques du bruit sur l audition peuvent être légers et non permanents ; il s agit de la fatigue auditive. Elle se définit comme une diminution passagère et réversible de l audition consécutive à une stimulation sonore de 60dB dont la durée varie en fonction de l intensité du stimulus, de la durée d exposition et de la fatigue de l individu. Elle s accompagne parfois de bourdonnements, de sifflements ainsi que d une modification de la sensation auditive qui devient alors ouatée ou métallique. D autre part, le bruit peut provoquer des lésions traumatiques irréversibles appelées surdités. Par la suite quelques effets traumatiques sur l audition seront détaillés. La surdité : La surdité peut être causée par une exposition à des bruits intenses, une infection, un contact avec des toxiques ou encore transmise de manière héréditaire. L évolution de la surdité traumatique se vérifie à l aide d un instrument appelé audiomètre. Deux types principaux de surdités, qui peuvent être combinés, sont dégagés : la surdité de transmission liée à une lésion de l oreille externe et de l oreille moyenne ; la surdité de perception ou neurosensorielle due à des lésions de la cochlée ou des voies nerveuses auditives. La première est caractérisée par un abaissement de la conduction aérienne et une conduction osseuse normale entraînant des déficits auditifs légers ou moyens. La seconde amène également un abaissement de la 11

12 conduction aérienne mais qui se double d un abaissement de la conduction osseuse. En cas de surdité mixte, l abaissement de la conduction aérienne est plus important que celui de la conduction osseuse. Trois degrés surdités sont différenciés selon les dégâts causés à l audition : léger (déficit se situant dans la zone des sons aigus entre 3000 et 6000 Hz), moyen (élargissement aux zones aiguës et graves de la zone de conversation), grave (déficit de 80 db pour les sons aigus et de plus de 35 db pour la zone de conversation voire surdité complète pour un déficit global de 82 db). Les acouphènes : Les acouphènes correspondent à la perception anormale de sifflements, de bourdonnements, de tintements ressentis dans la tête ou l oreille, en l absence de source sonore extérieure. Deux types d acouphènes sont distingués. D une part, les acouphènes objectifs, rares, qui ont un caractère pulsatile et suivent le rythme cardiaque avec une tonalité de souffle régulier qui peuvent être entendus par le médecin au stéthoscope et soignés médicalement ; D autre part, les acouphènes subjectifs qui ne sont entendus que par le patient. Leur origine est mal connue (plusieurs voies ont été avancées, pathologie des voies auditives, infections, atteinte de la cochlée ) ce qui les rend difficilement soignables, bien que certaines thérapies existent pour soulager le patient, notamment octroi d analgésiques, mise en place de techniques de relaxation, psychothérapie, appareils générateurs de bruit blanc. L hyperacousie : L hyperacousie consiste en une diminution de la tolérance de l oreille aux bruits quotidiens qui deviennent insupportables et douloureux. L origine de cette hypersensibilité est, selon certains spécialistes, le dysfonctionnement du mécanisme cérébral des sons plutôt que dans celui de l oreille et n est pas forcément liée à une perte auditive pour le patient. Une rééducation progressive de l oreille aux bruits ordinaires utilisant, notamment, l exposition au bruit blanc ou rose de basse fréquence, peut permettre de soigner cette hypersensibilité. La presbyacousie : La presbyacousie est l apparition chez des sujets âgés d une surdité de perception souvent bilatérale et symétrique due au vieillissement des cellules sensorielles de l oreille interne. La capacité de l individu à entendre des sons élevés et à comprendre les mots dans une conversation normale diminue. Elle peut être enrayée par le port de prothèses auditives. - Les effets non traumatiques ou extra-auditifs Effets biologiques et physiologiques Le bruit peut avoir des effets biologiques et physiologiques tel que des troubles cardio-vasculaires (accélération du rythme cardiaque et de la vasoconstriction, palpitations ), effets sur les systèmes endocrinien et immunitaire, ulcères, troubles digestifs, hypoglycémie, troubles du sommeil, dégradation de la vision nocturne, maux de tête, perturbation de la mémoire, troubles de l équilibre, incidence sur les maladies mentales. Le bruit engendre des difficultés à s endormir, modifie les phases du sommeil et nuit à la qualité du sommeil ce qui peut produire à long terme une fatigue chronique amenant baisse des performances, de la vigilance et anxiété. Effets subjectifs et psychologiques La gêne engendrée par le bruit est un facteur acoustique perturbant la qualité de vie. Cela peut se traduire à terme par des baisses du niveau des performances, des effets sociaux et comportementaux conflictuels tels que l isolement, l agressivité ou encore une perturbation de la communication orale. Lors d une activité professionnelle, le bruit conduit à une baisse du rendement et à l augmentation des accidents du travail. 12

13 L OMS a fixé des valeurs limites de pression acoustique au dessus desquelles le bruit cause des effets néfastes. Par exemple dans une salle de classe un niveau supérieur à 35 db(a) entraîne une intelligibilité de la parole, des problèmes liés à l intégration d informations. Une gêne est ressentie à partir d un seuil d intensité sonore de 60 db(a) I.3 La mesure du bruit La mesure acoustique est une métrologie à la fois délicate et fortement encadrée par des prescriptions réglementaires. En effet, s il est facile d obtenir une indication sur un appareil de mesure, il est plus difficile que cette indication soit effectivement significative du phénomène que l on désire mesurer. Une bonne compréhension des mesures acoustiques, notamment avec les instruments évolués tels que les analyseurs en temps réel, demande de solides connaissances en traitement analogique et numérique du signal. Les mesures pratiquées dans le domaine du bâtiment et de l environnement restent parmi les plus simples, et ne nécessitent que le matériel élémentaire : le sonomètre. La réalisation d une mesure acoustique comporte toujours deux aspects : - le matériel de mesure (choix de l appareil approprié, calibration, réglage, etc.) - La méthodologie de mesure (emplacement, durée d observation, corrections, etc.) a) Le sonomètre Le sonomètre est un appareil électronique, portatif, destiné à mesurer les niveaux acoustiques de pression en un point du champ sonore. La réalisation des sonomètres fait l objet de normes : norme NF S Sonomètres ; norme NF S Sonomètres intégrateurs ; norme C.E.I 804 et 651. Ces normes ont pour but de fixer les caractéristiques des appareils, par exemple la précision de la mesure. Les sonomètres sont différenciés selon leur type (sonomètres non intégrateurs ou sonomètres intégrateurs permettant de mesurer des niveaux équivalents). Chaque type comporte plusieurs catégories d appareils : catégorie N et catégorie P. Selon la précision que l on peut attendre des mesures, les appareils sont désignés par leur classe : classe 1 (appareil de haute précision), classe 2 (appareil de précision). Le schéma de principe d un sonomètre fait apparaître plusieurs sous-ensembles, dont certains ne sont présents (ou accessibles à l utilisateur) que sur certains appareils perfectionnés. La technologie des sonomètres a beaucoup évolué au cours de la dernière décennie, les progrès de l électronique numérique conduisant les constructeurs à abandonner les appareils analogiques pour des appareils numériques. L incorporation de mémoires au sein même des sonomètres permet le stockage d informations et le dialogue avec un ordinateur pour en réaliser l exploitation. L incorporation de microprocesseurs augmente «l intelligence» de ces appareils et permet de réaliser de manière interne une partie du traitement des données et de leur exploitation. Plutôt que d incorporer des éléments d ordinateur dans le sonomètre, d autres constructeurs ont préféré incorporer le sonomètre à l ordinateur en plaçant dans une machine portable les composants et les programmes nécessaires au traitement numérique du signal. Quelque soit la technologie utilisée, c est généralement un document normatif qui définit les performances minimales de l instrumentation à utiliser pour un type de mesure donné (classe, catégorie, etc.). 13

14 - Le micro de mesure : Le micro de mesure est un élément fondamental de la chaîne de mesure, puisque son rôle est de convertir la perturbation acoustique (variation de pression autour de la pression atmosphérique) en signal électrique manipulable par les sous-ensembles du sonomètre. Le choix du micro n est pas un problème pour les sonomètres ne prétendant donner qu une indication du niveau sonore, il est alors livré avec l appareil est c est un micro «passe-partout». Par contre, le choix du micro est un préliminaire à la mesure très important dans le cas des sonomètres de précision qui peuvent accepter différents micros, correspondant à des utilisations différentes. Les critères que permettent de sélectionner le micro adéquat sont nombreux : -compatibilité technologique avec le sonomètre, notamment vis-à-vis de son principe de fonctionnement. : -microphone à condensateur, -microphone piézo-électrique, -microphone à électrets. -directivité : lorsque le son arrive d une direction unique et que l on désire mesurer de message acoustique, on a intérêt à utiliser un micro directionnel qui limitera l influence de sources parasites. Par contre, si le son arrive de toutes directions de l espace (comme c est le cas à l intérieur d un local à cause des réflexions successives dur les parois), il est indispensable de choisir un micro également sensible dans toutes les directions (omnidirectionnel). -bande passante : le micro doit être également sensible quelque soit la fréquence ou la bande d octave considérée. -sensibilité : le signal délivré par le micro doit être assez puissant pour attaquer l entrée du sonomètre, sinon une pré amplification du signal est indispensable. -dynamique : la réponse d un micro n est correcte qu à partir d un certain niveau minimal de la perturbation sonore, ce qui peut poser problème lors de la mesure de bruits de faibles niveau. D autre part, un micro ne peut supporter sans dommage mécanique des perturbations sonores trop importantes. Ces deux limites définissent la dynamique du micro. La difficulté du choix d un micro de mesure réside dans l interdépendance des paramètres. Ainsi, plus le micro est petit, plus sa bande passante s étend dans les aigus et plus il tend à l omnidirectionnalité sur un large spectre ; mais plus le micro est petit plus sa sensibilité est faible et le niveau minimal requis est élevé. Le choix final est donc souvent une solution de compromis entre tendances contradictoires. Chez beaucoup de constructeurs, la taille du micro est repérée en pouces (de 1/8 à 1 ). En acoustique du bâtiment ou en acoustique environnementale, se trouve généralement un micro de caractéristiques satisfaisantes dans la gamme des micros de ½. Notons qu un micro de mesure est un objet coûteux (plusieurs centaines voir milliers d euros) et qu il demande à être manipulé avec précaution. b) Méthodologie Une mesure acoustique n est représentative que si l on respecte une stricte méthodologie. Deux aspects sont à considérer : la manipulation du sonomètre lui-même et le protocole de mesure Manipulation La première chose à réaliser est une vérification du bon état de l appareil (par exemple l état des piles). Il faut ensuite procéder à la calibration du sonomètre. Cette calibration est effectuée à l aide d une source de référence, directement appliquée sur le micro, et produisant deux niveaux de bruit respectivement de 94 db et 114 db. L équipement du sonomètre en accessoires doit correspondre à la situation de mesure : 14

15 -choix du micro : nécessité d un préamplificateur, d une tige rallonge pour soustraire le micro aux perturbations locales du champ sonore en hautes fréquences par la présence même du sonomètre, utilisation d un correcteur pour champ omnidirectionnel, etc, -conditions de mesure : mise en place d une boule ou d une ogive anti-vent. -saisie des informations : raccordement de la sortie non redressée sur un magnétophone, un enregistreur graphique, etc. -objet de la mesure : montage ou sélection des filtres appropriés. L utilisation du sonomètre doit aussi respecter certains principes simples : -orienter le micro dans le cas s un champ sonore directionnel, -ne pas se placer à proximité immédiate des parois pour éviter l effet de leur réflexion (sinon le prendre en compte par une correction adaptée de la mesure), -éviter de fausser les mesures en se tenant trop près du sonomètre, ne pas laisser se former un groupe autour de l appareil, -respecter ou faire respecter le silence lors des mesures (hors de bruits à étudier) Protocole de mesure La plupart des mesures de bruit font l objet d un protocole de mesure standardisé, le plus souvent par le biais d une norme NF. On citera les normes : NF S (Caractérisation et mesurage des bruits de l environnement) et NF S (Vérification de la qualité acoustique des bâtiments). Le respect de la norme NF S est indispensable dans le cas d une procédure de plainte intervenant dans le cadre des décrets du 05/05/88 sur les bruits du voisinage (arrêté correspondant) et du 20/08/85 (installations classées). Le respect de la norme NF S est indispensable au contrôle du respect de la réglementation acoustique des bâtiments. Sans rentrer dans les détails de ces textes, il faut noter que l on y trouve par exemples des dispositions relatives : -aux caractéristiques du matériel à utiliser, -au positionnement des points de mesures, -aux conditions atmosphériques acceptables pour les mesures à l extérieur, -à la prise en compte des bruits de fond parasites, -au contenu du procès verbal de mesure. I.4 - Prévention contre le bruit La prévention repose en premier lieu sur la réduction du bruit à la source lorsque cela est possible. C est le principe de protection collective du bruit. Il s agit du moyen le plus efficace pour la prévention contre le bruit. Elle permet d agir dès la conception, ou par correction des lieux de travail avec : - Une réduction du bruit à la source. - Des machines plus silencieuses. - Des écrans qui limitent la réverbération. - Le coffrage des machines bruyantes. - Le traitement acoustique du local avec des matériaux absorbants. Des protections individuelles contre le bruit existent (casque anti-bruit, bouchons d oreille). Ces solutions ne sont malheureusement pas appropriées aux établissements scolaires. 15

16 II) Résultats du questionnaire II.1 - Présentation du questionnaire Le questionnaire s inscrit dans le cadre de l audit bruit effectué au sein de l EGID. L intérêt de ce questionnaire est de mieux comprendre et de localiser les gênes occasionnées par les nuisances sonores potentiellement présentes. Il a été distribué à tous les étudiants ainsi qu à tout le personnel de l institut. Ce questionnaire s axe sur trois thèmes principaux : -la connaissance du bruit -la perception du bruit au sein de l EGID -Le rapport au bruit des personnes questionnées La première partie permet de déterminer le niveau de connaissance portant sur des généralités mais également de savoir si les risques sur la santé liés à une exposition au bruit sont connus. Nous pouvons ainsi déterminer si l information sur ces risques est assez diffusée ou si des efforts sont à effectuer en ce sens-là. La deuxième partie concernant la perception du bruit à l EGID a servi, à partir des résultats, à créer une carte de perception du bruit dans l institut. Pour chaque salle et endroit de vie, les personnes questionnées ont dû évaluer par une note allant de 1 à 5 le niveau de bruit perçu (1 étant peu gênant et 5 très gênant). L ensemble des questions a permis de déterminer dans quels lieux et à quelle période de la journée le bruit est le plus incommodant ainsi que le ressenti concernant l isolation acoustique des bâtiments. La dernière partie porte sur les effets qu engendre le bruit au sein même de l EGID sur le comportement des personnes interrogées. Nous les avons questionnées également sur leur niveau d implication vis-à-vis du bruit, c'est-à-dire si ils se sentent responsables d une partie du bruit perçu à l EGID et sur les façons de réduire ces nuisances sonores à leur source. Le questionnaire ainsi que les réponses question par question sont consignées en annexe. II.2 - Résultats Sur les 110 questionnaires distribués au sein de l EGID, 60 nous ont été retournés soit 55%. Sur l ensemble des personnes ayant répondu, 85% sont des étudiants et 15% font partie du personnel (figure 9). Représentation du panel d'étude 15% 23% 25% L3 M1 M2 Personnel 37% Figure 9:représentation du panel Concernant les étudiants, l ensemble des niveaux universitaires est représenté. Chaque classe ayant cours généralement dans les mêmes salles, un bon échantillonnage permet d avoir des résultats les plus complets possibles concernant la perception du bruit dans les différentes parties de l EGID. 16

17 a) Connaissance sur le bruit : Généralités sur le bruit Concernant les généralités sur le bruit, la totalité des personnes questionnées connaissent l unité de mesure du bruit, qui est le db mais la majorité d entre elles ne sont pas en mesure d en donner une définition juste. Pour la question portant sur l additivité de deux niveaux sonores de même intensité, seulement 12% des individus questionnés connaissent le principe. Seulement 16% des interrogés savent que c est à partir de 120 db qu un bruit est dangereux pour l audition. La majorité pense qu un pic sonore présente des risques pour un seuil de 90 db. Il est à noter que 17% du panel croit que le bruit est dangereux à partir de 150 db et plus. Ce faible pourcentage de bonnes réponses laisse à penser qu il est nécessaire d informer plus largement le public des risques liés à une exposition à un bruit intense. Bruit et santé La question n 8 concernait la connaissance sur les gênes et les risques sur la santé liés à une exposition prolongée à un bruit intense. Voici les différences réponses obtenues, classées dans l ordre décroissant de leur fréquence : -perte de l audition -maux de tête -risque d acouphènes -gênes auditives -fatigue -irritabilité -stress -trouble du sommeil Les réponses suivantes n ont été citées que quelques fois : troubles neurologiques, dépression, effets sur la concentration, anxiété, vertiges. Les principaux risques pour l audition semblent être bien connus de tous mais on peut noter que les effets du bruit sur le comportement sont beaucoup moins appréciés par les personnes interrogées. Au vu de l ensemble des réponses portant sur les généralités concernant le bruit, il apparaît nécessaire de mieux informer les personnes sur certains points le caractérisant. En effet peu de personnes connaissent les effets comportementaux que peut engendrer une exposition prolongée à un bruit même de faible intensité. Il en est de même concernant l aspect physique du bruit : peu de gens savent les principales caractéristiques de ce dernier. 17

18 b) La perception du bruit à l EGID Niveau de gêne durant les cours La 9 ème question portait sur la façon dont le bruit est perçu pendant les heures de cours. Les résultats sont consignés dans le graphique suivant : 3% 2% 56% 39% pas de gênes particulières supportable excessif insupportable Figure 10: Niveau de gêne pendant les heures de cours Les résultats montrent que 39% des personnes interrogées ne ressentent pas de gênes particulières face au bruit ambiant présent à l EGID. 56% trouvent que le niveau de bruit, sans pour autant être gênant, cause des désagréments pour l attention et la compréhension lors des cours. Une majorité des élèves trouve donc ne pas travailler dans des conditions optimales en ce qui concerne l exposition au bruit. Les différentes sources de bruit à l EGID La question 11 permet après avoir listé les différentes sources de bruits potentielles dans le bâtiment de l EGID, de classer celles-ci selon le niveau de gêne ressenti. L histogramme suivant montre les niveaux de gênes occasionnés par les différentes sources de bruits. Les résultats sont en pourcentage et le niveau de gêne va de 1 étant le moins gênant à 5 le plus gênant. 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Travaux extérieurs Travaux intérieurs Avions Voitures Déplacements couloirs Cris couloirs Bruits étudiants à l'extérieur Portes d'entrées Voix Portes salles Ordinateurs Climatisation Figure 11:Niveau de gêne occasionnées par différentes sources de bruit 18

19 A partir de ce graphique nous avons pu classer les sources de bruit en leur donnant un coefficient moyen à partir des différents pourcentages obtenus pour chaque classe de gêne : Travaux extérieurs 3.8 Cris couloirs 2.8 Déplacements couloirs 2.5 Portes d'entrées 2.4 Voix 2.4 Portes salles 2.1 Travaux intérieurs 2.0 Avions 1.9 Bruits étudiants à l'extérieur 1.9 Ordinateurs 1.8 Voitures 1.5 Climatisation 1.5 Tableau 1: Classement des sources en fonction de la gêne encourue Il apparaît que ce sont les travaux extérieurs qui ont causés le plus de problème au niveau du bruit. En effet, cette année, à proximité de l EGID, s est construit un nouveau bâtiment, ce qui a engendré de nombreuses nuisances sonores au sein de l institut. Ensuite, viennent les cris et les déplacements des personnes dans les couloirs. Le claquement des portes, spécialement celle de l entrée, provoque également des désagréments. En ce qui concerne les bruits extérieurs (avions, voiture, ), il ne semble pas que ceux-ci posent de problèmes spécifiques. Une question supplémentaire a permis de mettre en évidence le problème des grincements des portes ainsi que des bruits dans les laboratoires. Le bruit en fonction des horaires La question 13 a pour utilité de déterminer quels sont les horaires les plus sensibles au niveau de l intensité du bruit perçu. A partir de plusieurs classes horaires, les personnes questionnées ont choisi quelles plages horaires leur semblaient les plus bruyantes. Les résultats sont les suivants : 19% 11% 8% 22% 8h-10h 10h-12h 12h-14h 14h-16h 16h et + intercours 25% 15% Figure 12: Gêne et horaires 19

20 Les personnes ressentent le plus de gêne due au bruit pour la période s étalant de 10h à 16h ainsi que pendant les intercours. Une majorité de personnes se déplaçant dans l EGID pendant ces intervalles de temps (départ et arrivée en cours), les réponses sont cohérentes avec la réalité. Pendant les intercours et pour la pause de midi, de nombreuses personnes travaillant dans diverses salles (salles de cours, salles informatique) sont gênées par les déplacements dans les couloirs. Isolation acoustique des bâtiments Les questions 14 et 15 portent sur l isolation acoustique au sein de l EGID. Nous distinguerons l isolation intérieure et extérieure du bâtiment. isolation intérieure isolation extérieure très bonne bonne moyenne mauvaise très mauvaise 25% 3% 0% 45% 27% 27% 16% 0% 27% 30% très bonne bonne moyenne mauvaise très mauvaise Figure 13: Isolation acoustique du bâtiment Les résultats montrent que l isolation intérieure est généralement perçue comme étant moyenne (45%). En ce qui concerne l isolation extérieure, l isolation semble être beaucoup moins bonne. En effet 43% des personnes sondées trouvent l isolation mauvaise voire très mauvaise et 27 % moyenne. Aucune personne ne qualifie l isolation générale de très bonne. Il apparaît donc que des travaux d isolation extérieure sont nécessaires pour diminuer les gênes occasionnées par les nuisances sonores. Les résultats de la question 10 permettant de noter sur une échelle de 1 à 5 le bruit perçu dans chaque salle de l institut ont été analysés et rassemblés sous forme de carte dans la partie suivante. Il semble que le bruit pose des problèmes pour la salle Monod ainsi que Lovelace c) Le bruit et vous La question 16 permet d évaluer les conséquences du bruit sur le comportement à l EGID. Les personnes questionnées quantifient les effets négatifs sur leur concentration, mémoire, irritabilité, fatigue et humeur dus au bruit ambiant : 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% concentration fatigue irritabilité humeur nul peu moyennement beaucoup Figure 14: Effets du bruit sur le comportement 20

21 Les résultats montrent que le bruit présent au sein de l établissement à principalement des effets sur la concentration. 38% des sondés affirment ressentir une très forte baisse de la concentration quand il y a du bruit. La fatigue est la deuxième conséquence due à l exposition à trop de bruit. Les nuisances sonores ont peu de conséquence sur l irritabilité et l humeur des personnes concernées. Les questions 18 et 19 permettent de déterminer à quel point les personnes se sentent responsables du bruit ambiant et si ils sont prêts à essayer de participer à la diminution de ce dernier dans l institut. Les résultats sont les suivant : -27% ne se sentent pas impliqués dans le bruit présent -54% pensent y participer un peu -19% moyennement et 0 beaucoup Sur l ensemble des personnes questionnées 42% affirment être prêtes à faire moins de bruit si des solutions leur sont proposées. En ce qui concerne les questions 19 et 20 portant sur les propositions faites pour réduire les niveaux de bruit, les réponses sont incluses dans la dernière partie «propositions d amélioration» Ce questionnaire nous a permis de dégager des points principaux concernant le ressenti du bruit au sein de l EGID. D une manière générale, les nuisances sonores ne sont pas excessives et la gêne occasionnée reste supportable. Toutefois certaines salles de cours sont beaucoup plus exposées que d autres (salle Monod et Lovelace). Les principales sources de bruit proviennent des travaux extérieurs et des déplacements dans les couloirs. Ces nuisances engendrent principalement des problèmes de concentration pendant les cours. La gêne se fait le plus ressentir pour la période de la journée allant de 10h à 16h. Il semble nécessaire de sensibiliser plus largement le public concernant les troubles que peut apporter une exposition à un bruit sur la santé ainsi que sur les caractéristiques générales. 21

22 III) Cartographie du bruit à l EGID L audit bruit de l EGID nécessite la réalisation de cartes afin de mieux comprendre et localiser les principales sources de nuisances sonores. La cartographie du bruit à l EGID est réalisée selon deux méthodes. La première méthode consiste à réaliser une carte du bruit à partir de mesures in situ à l aide d un sonomètre. La seconde méthode consiste à établir la carte du bruit ressenti au sein de l établissement. On utilisera donc les réponses du questionnaire pour cartographier le bruit ressenti. III.1 - La carte du bruit mesuré à l EGID Le matériel et ses paramètres Cette carte est réalisée à partir des mesures effectuées dans diverses salles de l établissement. Selon les paramètres choisis lors de la mesure avec le sonomètre Chauvin Arnoux CA 834, les résultats obtenus sont différents. Les mesures de bruit dans les différentes salles de l établissement ont quasiment toutes été réalisées avec les mêmes paramètres : - Taux d échantillonnage égal à 1 : Le taux d échantillonnage correspond à la fréquence de la mesure. Un taux d échantillonnage de 1 signifie que nous enregistrons une valeur du niveau de bruit (en db(a)) toutes les secondes. - Une vitesse d adaptation lente. Les vitesses d adaptation possibles sur cet appareil sont de deux : lente ou rapide. Ce paramètre influence le temps de réaction de l appareil. Ainsi, une vitesse d adaptation lente permettra d atténuer les petites variations de bruits et obtenir une valeur du niveau de bruit proche du niveau de bruit équivalent. - Une gamme de bruit mesurée par l appareil allant de 30 db(a) à 130 db(a). Les gammes de bruit possibles sont au nombre de quatre : db(a) ; db(a) ; dB(A) ; ou dB(A). Elles permettent d améliorer la sensibilité de l appareil de mesure. Les valeurs des niveaux de bruit mesurés lors des divers essais ont montré des valeurs s étalant de 40 à 90 db(a), justifiant le choix de la gamme de bruit db(a). - la durée de la mesure : afin d obtenir des valeurs cohérentes et représentatives, il est important d effectuer la mesure sur une durée suffisante. Nous nous sommes limités uniquement à une durée minimale de deux heures mais pas à une durée maximale. Résultats Figure 15 : Sonomètre CA 834 Les différentes meures effectuées sont stockées dans l appareil puis ensuite récupérées sur l ordinateur. Le logiciel TestLink SE322 pour le sonomètre Chauvin Arnoux CA 834 est un programme pour récupérer les données issues de l appareil de mesure ou pour collecter en temps réel les données de l instrument qui est alors connecté à un PC Ce logiciel permet de créer des graphiques montrant le niveau de bruit mesuré en fonction de l heure. Ci-dessous, un exemple de graphique obtenu à l aide de ce logiciel : 22

23 Figure 16 : graphique obtenu à l'aide du logiciel SE 322 Ce logiciel permet également d obtenir les statistiques de chaque point de mesure. Les statistiques sont en fait un résumé de chaque point de mesure, elles comportent : - L heure et la date de début d enregistrement - Le taux d échantillonnage utilisé - Le nombre de données - La moyenne des niveaux de bruit ainsi que le bruit maximum et minimum atteint sur la période totale de l enregistrement - La moyenne des niveaux de bruit ainsi que le bruit maximum et minimum atteint sur une période plus courte (représentée par les lignes bleues et rouges). (Fig.10) Les données enregistrées peuvent aussi être exportées sous forme de table. Elles sont ensuite exploitées à l aide du logiciel de calcul Excel. Cette étape est généralement nécessaire car les mesures sont souvent erronées. La principale cause de perturbation de la mesure est les groupes de personnes s amusant avec le sonomètre. Ces perturbations sont très facilement visibles sur les graphiques et peuvent être supprimer sur Excel en fixant une valeur maximum au niveau de bruit mesuré. Ces perturbations auront peu d influence sur le niveau de bruit équivalent si le nombre de mesure instantanée est élevé. En effet, le niveau de bruit équivalent est calculé en moyennant les niveaux de bruit instantané. Une autre source de non validité des valeurs obtenues à partir des statistiques du point de mesure est la durée. Certaines stations de mesure sont restées durant la nuit, et ne sont donc pas représentatives du bruit. Pour ce type de problème, le niveau de bruit équivalent est calculé en prenant en compte uniquement les heures d ouverture de l établissement. 23

24 Pic de bruit provoqué par les gens. Durée nocturne de la mesure non prise en compte dans le calcul de Leq. Figure 17 : Perturbations de la mesure La carte de bruit est ensuite réalisée à l aide des niveaux de bruit équivalent mesuré ou calculé. Les niveaux de bruit obtenus sont résumés dans le tableau ci-dessous. Salle L éq (db(a)) Cafétéria étudiante 51.8 CDI 51.1 Copernic, Darwin 45.0 Couloir Sud (entre le CDI et la salle Monod) Couloir Nord (entre le CDI et les salles informatiques) Gottis 48.7 Laboratoire de Chimie et salle de préparation de roches 53.4 Laboratoire de mesures physiques 53.8 Lovelace 58.7 Scoeller, Marie Curie 52.8 SAS de la porte d entrée étudiante 50.2 Tharp, Boole 47.8 Tableau 2: Niveaux de bruit mesurés au sonomètre La carte finale du bruit est créée à l aide du logiciel MapInfo. Ce logiciel de cartographie est intéressant pour déterminer des zones de bruit. Malheureusement, ce logiciel ne permet pas d établir des courbes d isosonie (courbe de même niveau acoustique) habituellement utilisées dans la cartographie des nuisances sonores. 24