ACADÉMIE D ORLÉANS-TOURS NOTE D INFORMATION n 50

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1 ACADÉMIE D ORLÉANS-TOURS NOTE D INFORMATION n 50 SANTÉ ET SÉCURITÉ AOUT 2014 Francis MINIER Inspecteur santé et sécurité au travail Secrétariat : Brigitte BARRIER poste Fax : ou Site internet : Préambule Cette note technique informe sur l importance de la qualité acoustique des locaux d enseignement et de l environnement sonore sur l efficacité des apprentissages d une part et sur la santé d autre part. Elle complète la note n 42 consacrée plus spécifiquement à des études techniques réalisées dans des locaux de l académie. Sommaire - Introduction - Données physiologiques - Données physiques - Traumatismes sonores - Perception et intelligibilité de la parole - Réverbération acoustique - Mesures dans un gymnase - Réglementation - Bibliographie Nota : Le contenu de cette note d information s inspire des différentes publications existantes dans le domaine de la santé et de la sécurité, dont les informations fournies par le ministère de la santé, et des textes réglementaires ; il ne saurait s y substituer. Les textes réglementaires sont repérés en caractères italiques 1

2 INTRODUCTION La qualité de l acoustique des locaux d enseignement est primordiale. Elle contribue aux bonnes conditions de travail des enseignants et des élèves. Une grande partie du message pédagogique est transmis oralement. Une ambiance acoustique adaptée permet à un enseignant d économiser sa voix et d être assuré que ce qu il dit est entendu. Quelque soit la qualité d un message pédagogique, son intérêt est moindre s il n est pas parfaitement vu ou entendu par les élèves. Dans cette note d information, sont évoqués les effets que peut avoir une mauvaise acoustique sur la santé et le bien être des adultes et également les influences sur la pédagogie, les deux étant liés puisqu un message oral mal perçu par l élève sera pénalisant pour celui-ci mais également pour l enseignant avec divers troubles lié à la voix et à l audition ainsi qu une accumulation de fatigue. DONNEES PHYSIOLOGIQUES Physiologie de l oreille L oreille est l organe périphérique de l audition. On y distingue trois parties : l oreille externe qui, par le pavillon et le conduit auditif externe, concentre vers le tympan les vibrations des particules de l air ; l oreille moyenne, qui a pour fonction, à l aide de la chaîne des osselets (marteau, enclume, étrier), de transformer mécaniquement les vibrations de l air en vibrations mécaniques ; l oreille interne dans laquelle se trouve la cochlée (ou limaçon). On y trouve les mécanismes de transformation des sons en phénomènes «électriques». La cochlée est une cavité spiralée contenant des liquides qui vont transmettre les vibrations provenant du tympan. Au sein de la cochlée, se trouve l organe de Corti. Il s agit d un élément important de l ouïe, comprenant les cellules sensorielles de l audition, appelées les cellules ciliées. Ces dernières sont peu nombreuses, environ par oreille (ce qui est très peu en comparaison avec les millions de cellules rétiniennes utilisées pour la vision). 2

3 Les cils des cellules ciliées en se déplaçant sous l effet de l onde de pression mécanique dans le liquide en signal électrique ; ce dernier est transmis au cerveau par le nerf auditif. DONNEES PHYSIQUES Deux données physiques principales permettent de caractériser un son : - la fréquence : nombre de vibrations par seconde exprimée en Hertz (Hz) - le niveau sonore exprimé en décibel (db). L'échelle des décibels pour les pressions acoustiques utilise comme pression de référence la pression du bruit le plus faible qu'une jeune personne en bonne santé peut entendre : On définit ainsi le seuil de 0dB. Les niveaux de bruit sont basés sur une échelle logarithmique. En admettant que le niveau sonore d une tondeuse à gazon mesuré au niveau de l utilisateur est de 90dB, le niveau sonore de deux tondeuses mises cote à cote (configuration utile pour l explication mais d un intérêt plus réduit pour la tonte!) ne sera pas de 180 db mais de 93dB. Le doublement du niveau sonore se traduit par une augmentation de 3 db. Échelle des fréquences Les sons perçus par l homme ont des fréquences comprises entre 20 Hz à Hz (dont les fréquences de la parole de 100 à 6000 Hz). Ne sont pas perçus : - les infrasons (< 20 Hz) - les ultrasons (> Hz) Bruit et son On peut dire que le bruit est un ensemble de sons désagréables. Cette notion est subjective selon les individus et les conditions du moment. Un niveau sonore très élevé est généralement perçu comme gênant et néfaste pour la santé. Le bruit fait partie de la vie. D ailleurs, l absence totale de bruit est reconnue comme très difficilement supportable pour l homme. 3

4 Données indicatives TRAUMATISMES SONORES Le bruit en milieu de travail a été parmi les premiers agents identifiés comme facteur de risque ayant des conséquences sur la santé décrit par Bernardo Ramazzini dès 1713 (voir note sur l histoire de la prévention sur le site académique). En France, plus de trois millions de salariés sont exposés sur leur lieu de travail, de manière prolongée, à des niveaux de bruit potentiellement nocifs. Le bruit est reconnu comme cause de maladies professionnelles depuis 1963 (tableau n 42 des maladies professionnelles relatives à la surdité provoquée par les bruits lésionnels). C est l une des maladies professionnelles les plus coûteuses pour la collectivité. Les traumatismes sonores et leurs conséquences La base de l intelligibilité du langage est liée à l état des cellules ciliées. Or, ce sont les premiers éléments à être endommagés par une exposition trop importante au bruit. Les cellules ciliées endommagées ne sont pas remplacées ; leur perte est irréversible et responsable de troubles de l audition et de l équilibre. Lorsque les cellules ciliées externes sont endommagées, notre oreille perd sa sensibilité et ne peut plus discriminer les fréquences : l intelligibilité du langage est altérée. 4

5 Deux états dans la physiopathologie de l oreille peuvent résulter d un traumatisme sonore : la fatigue auditive (phénomène physiologique) : elle correspond à un déficit temporaire d audition qui se caractérise par une diminution de la sensibilité auditive pendant un temps limité après la fin de la stimulation acoustique ; la perte auditive définitive (traumatisme acoustique) : elle se caractérise par son irréversibilité. LA PERCEPTION DE LA PAROLE Ecouter et comprendre ce qui nous est dit est un enjeu que nous réalisons de façon automatique, mais cette tâche est d une grande complexité. Nous traitons environ 200 mots par minute, ce qui implique que nous ne disposions que de 300 millisecondes pour apparier chaque mot à sa représentation lexicale et lui associer un sens. Ces valeurs sont vraies pour un adulte connaissant les mots prononcés, elles sont moindrew pour un enfant en phase d apprentissage. Si la communication se fait dans un environnement bruyant et avec une réverbération acoustique importante le traitement du signal de parole est plus complexe. Voyelles et consonnes Phonétiquement, on appelle voyelle un son qui est produit par le libre passage de l'air dans les cavités au-dessus de la glotte : cavité buccale et/ou fosses nasales, cavités qui font office de résonateurs. La majorité des voyelles sont sonores, donc produites avec une vibration des cordes vocales, La consonne est un son produit par l'obstruction du passage de l'air dans les cavités situées au-dessus de la glotte. Le mot consonne signifie littéralement qui est joint à la «sonante» c'est-à-dire la voyelle. D une façon générale ce sont les voyelles que l on distingue le mieux. Les mots composés de deux syllabes - ou plus - sont mieux reconnus que les mots monosyllabiques, probablement grâce à la redondance des indices acoustiques. INTELLIGIBILITÉ DE LA PAROLE Les deux facteurs les plus nuisibles à l intelligibilité dans une salle sont le bruit ambiant et la réverbération. Une étude a montré que le taux d erreur de compréhension par un groupe d adultes, pour un même mot prononcé par haut-parleur (à 70dB), varie selon l environnement sonore : - Il est de 4% lorsque le niveau sonore ne dépasse pas 55dB(A) - Il est de 15% lorsque le niveau sonore est supérieur à 60dB(A). 5

6 REVERBERATION Trois sons arrivent simultanément aux oreilles de l élève : - le son direct émis par l enseignant, - ce même son réverbéré par les parois, - le bruit : bruit provenant de l extérieur et autres bruits parasites provenant de la salle. Atténuation de l intensité du son avec la distance La distance enseignant / élèves est également à prendre en compte dans l intensité du son direct que va percevoir l élève : par exemple si le niveau de voix normal moyen d un professeur est d environ 60 db mesuré à une distance d un mètre du professeur, si l on mesure ce même signal à 6 mètres, on observe une diminution du niveau qui atteint 44,4dB. Temps de réverbération Le temps de réverbération d un local est le temps qui s écoule entre l émission d un son et le moment ou l intensité de ce son renvoyé par la salle en écho est atténuée de 60dB. 6

7 Sur le graphe ci-dessus on a émis un son bref d intensité 120 db et déclenché un chronomètre. On mesure en permanence l intensité sonore et dès que celle-ci à diminué de 60dB, on en déduit le temps de réverbération du local. Exemple d une situation concrète : - une salle de classe ayant un temps de réverbération de 1s situation courante si le local n a pas bénéficié d aménagement acoustique tel la pose de dalles de plafond absorbant phonique en particulier - l enseignant énonce le mot «bateau» avec une intensité de 60dB (intensité sonore normal dans un environnement calme) Si l on admet qu un élève continue à entendre tout signal jusqu à 0dB (voir définition précédente), il percevra le mot bateau renvoyé par la salle durant 1s. L intensité du son renvoyé par la salle va bien sur décroitre durant cette minute et seuls les premiers dixièmes de secondes seront très perturbants. On comprend pourquoi le temps de réverbération est fixé réglementairement et qu il doit être inférieur à 0,8 s pour un local d enseignement (voir note n 42). INFLUENCE DE LA REVERBERATION SUR LA COMPRERENSION Si le mot prononcé revient longuement, en écho, des parois de la salle, il se superpose à la perception de la parole directe rendant le signal peu intelligible. BATEAU SUR L EAU BATEAU SUR L EAU Temps de réverbération faible : signal audible La syllabe «BA» réverbérée par la salle (en rouge) est peu décalée par rapport à la syllabe «BA» directement émise par l enseignant (en bleu). Le temps de réverbération est réduit, il s est écoulé quelques centièmes de seconde entre les deux signaux perçus par l élève. BATEAU SUR L EAU BATEAU SUR L EAU Temps de réverbération important : signal inaudible 7

8 La syllabe «BA» réverbérée par la salle est très décalée, plusieurs dixièmes de seconde voir plus d une seconde parfois. Il arrive aux oreilles de l élève bien après le signal initial émis par l enseignant. Aux oreilles de l élève, elle vient se superposer à la syllabe «TEAU»: la phrase devient très peu audible. INFLUENCE DU RAPPORT SIGNAL BRUIT SUR LA COMPREHENSION Pour que le message puisse être bien perçu, le rapport signal/bruit doit être supérieur ou égal à 15dB. Exemple de mesures dans une salle de classe et dans une salle de restauration Salle de classe avec plafond suspendu (isolant phonique) élèves calmes Audible SIGNAL BRUIT 70 db 45 db Salle de restauration plafond suspendu (dalles en fibres minérales sans isolant phonique) Le niveau sonore est conditionné par la voix des enfants et des personnes chargées du service et divers bruits dont le choc des couverts, des pieds de chaises... Inaudible SIGNAL BRUIT 90 db 83 db COMPREHENSION DE LA PAROLE DANS LE BRUIT La compréhension du message de parole peut être dégradée si : - le signal diffère légèrement de celui appris (prononciation, accents...) - l environnement est bruyant : bruits extérieurs ou bavardages perturbateurs. Même dans ces conditions dégradées nous sommes souvent capables de surmonter ces difficultés pour nous focaliser sur le message qui nous intéresse. C est l effet Cocktail Party, décrit par Cherry en Cet auteur présente une série d expériences sur la perception de la parole lorsque différents signaux sont présentés simultanément. En effet les bruits environnants vont entrer en compétition avec le message d intérêt, en étant encodés en même temps au niveau de notre système auditif : c est le phénomène de masquage. Notre cerveau doit alors sélectionner le message cible et filtrer le signal auditif afin d en éliminer l information concurrente. Dans le masquage, une part est liée à la perception auditive, une à la connaissance des mots (champ lexical). 8

9 EXEMPLE DE MESURES DANS UN GYMNASE Condition des mesures Deux classes accompagnées de 2 enseignants sont présentes dans le gymnase (configuration fréquente). Les élèves pratiquent l ultimate, sport où l on utilise un frisbee. Les enseignants signalent que cette activité est moins bruyante que la pratique des sports avec ballons. L activité sportive se déroule normalement sans aucune indiscipline de la part des élèves. L intensité sonore moyenne mesurée est de 80dB. (pic à 91 db, maximum instantané mesuré). L intensité du message de l enseignant doit être d au moins = 95 db pour qu il soit perçu par les élèves. A 95 db l échange verbal est très difficile (voir tableau «données indicatives») et ne peut se faire qu en criant! Lors de l entretien avec les professeurs de sport, ils signalent des baisses d audition, des acouphènes, des céphalées et de la fatigue liée au niveau de bruit. Une enseignante est atteinte de surdité partielle sur une oreille qui est apparue il y a 10 ans. Elle est appareillée. Elle enseigne dans le gymnase environ 2/3 de son temps et depuis une vingtaine d années. Au delà de la fatigue et des acouphènes qui peuvent apparaitre, on constate, dans ce gymnase particulièrement mal isolé, des intensités et des durées d exposition au bruit susceptibles de générer des lésions définitives. La qualité de l'environnement sonore dans les bâtiments de sport est une problématique essentielle pour la santé, le confort et parfois la sécurité des usagers. En effet, il est fréquemment constaté dans ce type d'équipements des niveaux sonores trop élevés et une réverbération excessive, qui exposent les enseignants ou les moniteurs à des doses de bruit pouvant nuire à leur santé, diminuer leur vigilance, mais également gêner les sportifs dans la pratique de leur activité et réduire l'intelligibilité des consignes. L'utilisation de ces locaux dans le cadre scolaire implique par ailleurs une qualité d'écoute minimale à obtenir, et une attention particulière à porter au public sensible que représentent les enfants. Certains bâtiments de sport peuvent également être à l'origine de nuisances sonores pour le voisinage de l'équipement. La diminution de l'impact du bruit ainsi que la protection de la santé et de l'environnement des enfants constituent deux axes essentiels du second Plan National Santé Environnement pris en application des décisions du Grenelle de l'environnement. En particulier, l'action 37 a pour objectif de veiller à la qualité acoustique des bâtiments neufs et l'action 19 vise à réduire de l'exposition des enfants au bruit dans les bâtiments. 9

10 REGLEMENTATION En acoustique, la réglementation avance par domaine : la première réglementation sur le bâtiment date de 1969 ; la dernière mise à jour a été faite en 1999 selon la NRA (nouvelle réglementation acoustique), arrivée en 1994, qui s'adapte aux normes européennes pour les nouveaux bâtiments d'habitation. Puis, le 25 avril 2003, de nouveaux arrêtés ont permis aux hôtels, bâtiments d'enseignement et de santé d'entrer dans le champ de la réglementation acoustique. En projet : une réglementation pour les locaux sportifs (gymnase, dojo, salles de sport, piscine, patinoire...), de la petite enfance (crèches...) et du paramédical (maisons de retraite, centre d'accueil sociaux...), derniers établissements de santé et d'enseignement à se mettre au diapason avec les textes de la loi sur le bruit de Arrêté du 25 avril 2003 relatif à la limitation du bruit dans les établissements d enseignement Salle de repos des écoles maternelles; salle d exercice des écoles maternelles; salle de jeux des écoles maternelles Local d enseignement; de musique; d études; d activités pratiques; salle de restauration et salle polyvalente de volume 250 m3 Local médical ou social, infirmerie; sanitaires; administration; foyer; salle de réunion; bibliothèque; centre de documentation et d information Local d enseignement, de musique, d études ou d activités pratiques d un volume > 250 m, sauf atelier bruyant Salle de restauration d un volume > 250 m Salle polyvalente d un volume > 250 m (1) En cas d usage de la salle de restauration comme salle polyvalente, les valeurs à prendre en compte sont celles données pour la salle de restauration. (2) L étude particulière est destinée à définir le traitement acoustique de la salle permettant d avoir une bonne intelligibilité en tout point de celle-ci. Pour les locaux sportifs, le code de construction et de l habitation (article R ) NF P Article R Code de l environnement Créé par Décret n du 9 janvier art. 1 JORF 10 janvier 1995 Les bâtiments auxquels s'appliquent les dispositions de la présente section sont construits et aménagés de telle sorte que soient limités les bruits à l'intérieur des locaux, par une isolation acoustique vis-à-vis de l'extérieur et entre locaux, par la recherche des conditions d'absorption acoustique et par la limitation des bruits engendrés par les équipements des bâtiments. Des arrêtés conjoints des ministres chargés de la construction, de l'environnement, de l'intérieur et, selon les cas, des autres ministères intéressés, pris après consultation du Conseil national du bruit, fixent, pour les différentes catégories de locaux et en fonction de leur utilisation, les seuils et les exigences techniques, applicables à la construction et à l'aménagement, permettant d'atteindre les objectifs définis à l'alinéa 1er du présent article. 10

11 Code de la construction Article 1 Conformément aux dispositions des articles R du code de la construction et de l'habitation et L du code de l'urbanisme, le présent arrêté fixe les seuils de bruit et les exigences techniques applicables aux établissements d'enseignement. Il s'applique aux bâtiments neufs ou parties nouvelles de bâtiments existants. On entend par établissement d'enseignement les écoles maternelles, les écoles élémentaires, les collèges, les lycées, les établissements régionaux d'enseignement adapté, les universités et établissements d'enseignement supérieur, général, technique ou professionnel, publics ou privés. Les logements de l'établissement sont soumis à la réglementation concernant les bâtiments à usage d'habitation, au regard de laquelle les autres locaux de l'établissement d'enseignement sont considérés comme des locaux d'activité. Article 2 Pour les établissements d'enseignement autres que les écoles maternelles, l'isolement acoustique standardisé pondéré DnT,A entre locaux doit être égal ou supérieur aux valeurs (exprimées en décibels) indiquées dans le tableau ci-après : Les internats relèvent d'une réglementation spécifique. Pour les écoles maternelles, l'isolement acoustique standardisé pondéré DnT,A entre locaux doit être égal ou supérieur aux valeurs (exprimées en décibels) indiquées dans le tableau ciaprès : Article 3 La constitution des parois horizontales, y compris les revêtements de sols, et des parois verticales doit être telle que le niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé L'n,Tw du bruit perçu dans les locaux de réception énumérés dans les tableaux de l'article 2 ne dépasse pas 60 db lorsque des chocs sont produits par la machine à chocs normalisée sur le sol des locaux normalement accessibles, extérieurs au local de réception considéré. Si les chocs sont produits dans un atelier bruyant, une salle de sports, les valeurs de niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé, L'nT,w, doivent être inférieures à 45 db dans les locaux de réception visés ci-dessus. Si les chocs sont produits dans une salle d'exercice d'une école maternelle, les valeurs de niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé, L'nTw, doivent être inférieures à 55 db dans les salles de repos non affectées à la salle d'exercice. Article 4 La valeur du niveau de pression acoustique normalisé L nat du bruit engendré dans les bibliothèques, centres de documentation et d'information, locaux médicaux, infirmeries et salles de repos, les salles de musique par un équipement du bâtiment ne doit pas dépasser 33 db(a) si l'équipement fonctionne de manière continue et 38 db(a) s'il fonctionne de manière intermittente. Ces niveaux sont portés à 38 et 43 db(a) respectivement pour tous les autres locaux de réception visés à l'article 2. 11

12 Article 5 Les valeurs des durées de réverbération, exprimées en secondes à respecter dans les locaux sont données dans le tableau ci-après. Elles correspondent à la moyenne arithmétique des durées de réverbération dans les intervalles d'octave centrés sur 500, 1 000, et Hz. Ces valeurs s'entendent pour des locaux normalement meublés et non occupés. Article 6 L'aire d'absorption équivalente des revêtements absorbants disposés dans les circulations horizontales et halls dont le volume est inférieur à 250 m3 et dans les préaux doit représenter au moins la moitié de la surface au sol des locaux considérés. L'aire d'absorption équivalente A d'un revêtement absorbant est donnée par la formule : A = S X alpha w où S désigne la surface du revêtement absorbant et alpha w son indice d'évaluation de l'absorption. On prendra l'indice alpha w des surfaces à l'air libre des circulations horizontales, halls et préaux, égal à 0,8. Les escaliers encloisonnés et les ascenseurs ne sont pas visés par le présent article. Article 10 Les dispositions du présent arrêté sont applicables à tout établissement d'enseignement ayant fait l'objet d'une demande de permis de construire ou d'une déclaration de travaux relatifs aux surélévations de bâtiments d'établissements d'enseignement existants et aux additions à de tels bâtiments, déposée à compter de six mois après la publication au Journal officiel de la République française du présent arrêté. 12

13 13

14 BIBLIOGRAPHIE 1.pdf

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