COURS D ACOUSTIQUE DU DU BATIMENT. Chapitre 4 : ACOUSTIQUE DES LOCAUX CORRECTION ACOUSTIQUE

COURS D ACOUSTIQUE DU DU BATIMENT Chapitre 1 : NOTIONS DE BASE Chapitre 2 : LES SOURCES DE BRUIT Chapitre 3 : ISOLATION ACOUSTIQUE DES PAROIS Chapitre 4 : ACOUSTIQUE DES LOCAUX CORRECTION ACOUSTIQUE Chapitre 5 : ACOUSTIQUE DES LOCAUX ISOLEMENTS AUX BRUITS AERIENS Chapitre 6 : ACOUSTIQUE DES LOCAUX ISOLEMENTS AUX BRUITS D IMPACTS ET D EQUIPEMENTS

Chapitre 4 : ACOUSTIQUE DES DES LOCAUX CORRECTION ACOUSTIQUE 1. REFLEXION ET ABSORPTION DES MATERIAUX 1.1 Définitions 1.2 Différents types de matériaux absorbants 1.3 Valeurs de coefficients d'absorption α et d'aires d'absorption équivalentes A 2. TEMPS DE REVERBERATION D'UNE SALLE 2.1 Définition 2.2 Formule de Sabine 2.3 Mesure du coefficient d'absorption d'un matériau 3. PERCEPTION DU SON DANS UNE SALLE 4. LES PRINCIPES DE LA CORRECTION ACOUSTIQUE 4.1 Temps de réverbération optimum d'une salle 4.2 Etude du traitement acoustique 4.3 Diminution du niveau sonore par correction acoustique

Chapitre 4. ACOUSTIQUE DES LOCAUX CORRECTION ACOUSTIQUE La correction acoustique traite de l'ambiance sonore d'un local où se trouvent en même temps la source du bruit et les occupants. Selon l'usage du local l'objectif est : - soit d'améliorer les qualités d'écoute (salles de spectacle, de conférence ou d'enseignement ), - soit de diminuer le niveau sonore (locaux industriels, ateliers, bureaux, circulations communes ), - soit les deux, en diminuant le bruit et en favorisant l écoute (salles de sport, restaurants ). La correction acoustique dépend : - du volume et de la forme du local (généralement donnés), - des matériaux constituant les parois.

1.1 Définitions 1. Réflexion et absorption des matériaux Coefficient d absorption α Domaine de l'isolation acoustique Domaine de la correction acoustique Coefficient de transmission τ = énergie transmise (2) énergie incidente (1) Coefficient d'absorption α = énergie absorbée (4) énergie incidente (1) 0 < α < 1 α = 0 : matériaux parfaitement réfléchissants (lisses et durs), α = 1 : matériaux totalement absorbants (souples et poreux), α est fonction de la fréquence.

Aire d absorption équivalente A L aire d'absorption équivalente (A) est l'aire qu'aurait un matériau (de surface S) s'il était parfaitement absorbant (α = 1). A = α S A = α i S Dans le cas d'une salle : i i 1.2 Différents types de matériaux absorbants Matériaux fibreux et à porosité ouverte Cas de la laine de verre ou de roche Absorbent les fréquences aiguës

Panneaux fléchissants ou membranes Cas de plaques en bois ou en plâtre placées à une certaine distance de la paroi Absorbent les fréquences graves Les résonateurs Plaques (en bois, plâtre ou métal) perforées Absorbent les fréquences moyennes

Plafonds acoustiques Murs acoustiques Pas de plaques de plâtre devant le matériau absorbant Murs décoratifs

1.3 Exemples de valeurs de α et de A Murs et plafonds Plâtre peint Vitrages Porte bois traditionnelle Rideaux lourds Plafond acoustique Sols Parquet collé Carrelage Moquette sur béton Coefficient d'absorption α 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 0,01 0,25 0,11 0,31 0,28 0,04 0,08 0,08 0,02 0,18 0,1 0,49 0,78 0,06 0,02 0,21 0,03 0,12 0,19 0,5 0,75 0,06 0,03 0,26 0,04 0,07 0,08 0,56 0,79 0,06 0,04 0,27 Personne assise Personne assise sur siège capitonné Aire d'absorption équivalente A (m 2 ) 0,36 0,36 0,45 0,4 0,5 0,46 0,5 0,48

Chapitre 4 : ACOUSTIQUE DES LOCAUX CORRECTION ACOUSTIQUE 1. REFLEXION ET ABSORPTION DES MATERIAUX 1.1 Définitions 1.2 Différents types de matériaux absorbants 1.3 Valeurs de coefficients d'absorption α et d'aires d'absorption équivalentes A 2. TEMPS DE REVERBERATION D'UNE SALLE 2.1 Définition 2.2 Formule de Sabine 2.3 Mesure du coefficient d'absorption d'un matériau 3. PERCEPTION DU SON DANS UNE SALLE 4. LES PRINCIPES DE LA CORRECTION ACOUSTIQUE 4.1 Temps de réverbération optimum d'une salle 4.2 Etude du traitement acoustique 4.3 Diminution du niveau sonore par correction acoustique

2.1 Définition 2. Temps de réverbération d'une salle Réverbération = persistance d'un bruit dans un local après arrêt de la source. Conséquence : écho Réception (R) Source sonore (S) P Si la différence de temps entre les trajets acoustiques SPR et SR est supérieure à 0,05 s, l'oreille perçoit deux sons distincts (phénomène d'écho). superposition de syllabes et difficulté d'intelligibilité.

Temps de réverbération = temps que met le niveau sonore pour décroître de 60 db. db L'énergie est devenue le millionième de sa valeur initiale. Arrêt de la source I décroît exponentiellement L décroît linéairement 60 db T Exemples (à 1000 Hz) Cathédrale : T 6 s Bruit de fond temps Détermination expérimentale Emission : Energie puissante et arrêt instantané (pistolet d'alarme ou générateur de bruit). Réception : Enregistreur graphique ou logiciel d'acquisition. Logement normalement meublé : T 0,5 s. T varie avec la fréquence.

2.2 Formule de Sabine T = fonction de l'aire absorption équivalente (A) et du volume du local (V). Nombreuses relations reliant ces trois facteurs : formules de Millington, Eyring, Pujolle,.. mais celle qui fait référence est la formule de Sabine. T = (s) 0,16 A V (m (m 2 ) 3 ) Cette formule est la plus utilisée. Résultats acceptables dans le cas de locaux courants et de matériaux ayant des coefficients d'absorption relativement faibles. Les coefficients d'absorption des matériaux sont déterminés en laboratoire au moyen de cette même formule. C'est la raison pour laquelle les coefficients α sont appelés également "α Sabine".

2.3 Mesure du coefficient d'absorption α d'un matériau La mesure s'effectue dans une salle réverbérante dont le temps de réverbération est relativement grand : T > 4s pour graves et médiums, T > 3s pour les aigus. Les parois de cette salle sont réalisées en matériaux très réfléchissants (béton lisse par exemple) et ne doivent pas être parallèles. La détermination du coefficient d'absorption α d'un matériau consiste à mesurer le temps de réverbération de la salle nue, puis celui de la salle contenant une certaine surface du matériau étudié.

Chapitre 4 : ACOUSTIQUE DES LOCAUX CORRECTION ACOUSTIQUE 1. REFLEXION ET ABSORPTION DES MATERIAUX 1.1 Définitions 1.2 Différents types de matériaux absorbants 1.3 Valeurs de coefficients d'absorption α et d'aires d'absorption équivalentes A 2. TEMPS DE REVERBERATION D'UNE SALLE 2.1 Définition 2.2 Formule de Sabine 2.3 Mesure du coefficient d'absorption d'un matériau 3. PERCEPTION DU SON DANS UNE SALLE 4. LES PRINCIPES DE LA CORRECTION ACOUSTIQUE 4.1 Temps de réverbération optimum d'une salle 4.2 Etude du traitement acoustique 4.3 Diminution du niveau sonore par correction acoustique

3. Perception du son dans une salle Perception du son dans une salle = champ direct + champ réverbéré. Nous avons établi (chapitre 2 : "Sources de bruits") la relation donnant le niveau sonore L perçu en un point d'une salle en fonction du niveau de puissance acoustique de la source L w, de la distance à la source r, du facteur de directivité Q et des caractéristiques R l du local. L = L w Q + 10 log ( 4π r 2 + 4 R l ) avec : AS Rl = : caractéristique d'un local (m 2 ) S A S = S i i A α i S : somme des surfaces intérieures du local = i : aire d'absorption équivalente du local i Des abaques permettent de calculer L en fonction des autres paramètres de la formule et des caractéristiques des locaux.

Local très réfléchissant : église, atelier, salle de sport, piscine Local réfléchissant : musée Local moyen : bureau, bibliothèque, habitations Local sourd : salle de réunions, restaurant Local très sourd : studio de radio, TV, enregistrement

Chapitre 4 : ACOUSTIQUE DES LOCAUX CORRECTION ACOUSTIQUE 1. REFLEXION ET ABSORPTION DES MATERIAUX 1.1 Définitions 1.2 Différents types de matériaux absorbants 1.3 Valeurs de coefficients d'absorption α et d'aires d'absorption équivalentes A 2. TEMPS DE REVERBERATION D'UNE SALLE 2.1 Définition 2.2 Formule de Sabine 2.3 Mesure du coefficient d'absorption d'un matériau 3. PERCEPTION DU SON DANS UNE SALLE 4. LES PRINCIPES DE LA CORRECTION ACOUSTIQUE 4.1 Temps de réverbération optimum d'une salle 4.2 Etude du traitement acoustique 4.3 Diminution du niveau sonore par correction acoustique

4. Les principes de la correction acoustique 4.1 Déterminations préalables Temps de réverbération optimum d une salle Des abaques donnent le temps de réverbération optimum d une salle T opt en fonction de son volume et de son utilisation (parole, musique, etc ). T opt à 1000 Hz (s) 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 musique religieuse musique symphonique musique légère parole 100 200 400 800 1600 3200 6400 T opt multiplié par 1,2 à 125 Hz et 1,1 à 250 Hz. A = opt 0,16V T opt Volume de la salle (m 3 )

Surface et nature des parois avant traitement Détermination théorique ou expérimentale de l'aire d'absorption équivalente initiale A 0 du local vide avant traitement. Mobilier et occupants La salle sera meublée et occupée lors de son utilisation. Soit A mob+occ l'aire d'absorption équivalente apportée par le mobilier et les occupants. Remarques Une pièce d'habitation normalement meublée, de dimensions courantes, ne nécessite pas de traitement acoustique. Dans le cas de salles de spectacle, le temps de réverbération ne doit pas dépendre du nombre d'occupants (chaque fauteuil doit être aussi absorbant qu'un spectateur).

4.2 Traitement acoustique Choix des absorbants Pour atteindre T opt, l'aire d'absorption équivalente des matériaux à ajouter aux parois est la suivante : A à ajouter aux parois = A opt - A mob+occ - A 0 = α 1 S 1 + α 2 S 2 +. A 0 A 0 +A mob Le calcul doit être fait au moins dans la gamme des fréquences graves, médiums et aiguës. A 0 +A mob+occ A 0 +A mob+occ + α 1 S 1 + α 2 S 2 Les absorbants étant plus ou moins sélectifs, l'emploi d'un seul matériau n'est en général pas satisfaisant.

Position des absorbants Pour éviter les réflexions multiples sur les parois parallèles ou adjacentes, il suffit de traiter dans une pièce de forme parallélépipédique, trois faces adjacentes. Chaque cas est à traiter de manière logique ; on ne traitera pas de la même façon une salle de conférence et un bureau.

Absorbants Réflecteurs Classe avant traitement Classe après traitement

Plafond absorbant + baffles suspendus (ateliers, cantines) Amphithéâtre

Traitement acoustique d un atelier

4.3 Diminution du niveau sonore par correction acoustique La pose de matériaux absorbants sur les parois permet de diminuer une partie de l'énergie sonore réfléchie et de réduire ainsi le niveau sonore dans le local. La réduction L est égale à : I L 0 0 = 10log : niveau sonore avant traitement 12 10 I L = 10log : niveau sonore après traitement 12 10 I L = L L 0 = 10log ( < 0) I 0 L intensité sonore, dans une pièce, étant inversement proportionnelle à l'aire d'absorption équivalente : I A A I 0 0 = A = 10log A L 0 L est une valeur moyenne qui ne tient compte ni de la distance entre la source et le point d'écoute, ni de la directivité de la source.