INTRODUCTION A L ACOUSTIQUE

INTRODUCTION A L ACOUSTIQUE ETUDES ET REALISATIONS ACOUSTIQUES POUR L INDUSTRIE ET L ENVIRONNEMENT

P a g e 2/26 1.1 La perception du son Perception des sons entre 20 et 20 000 Hz environ. 1. Notions essentielles Seuil de douleur 120 db.

P a g e 3/26 1.2 Vitesse du son La vitesse du son varie suivant l homogénéité et l élasticité du matériau : 1. Notions essentielles Matériaux Vitesse (m/s) Air (~20 C) 340 Bois 1 000 à 2 000 Eau 1 460 Béton 3 500 Brique 2 500 Acier / Verre 5 000 à 6 000

P a g e 4/26 1.3 Addition des niveaux sonores Echelle logarithmique donc pas d addition «classique» : 50 db + 50 db = 100 db = 53 db. 1. Notions essentielles Si écart entre 2 bruits > 10 db effet de masquage :

P a g e 5/26 1.4 Echelle des niveaux de bruit 1. Notions essentielles

P a g e 6/26 1.5 Sources et modes de propagation du bruit (1/2) Trois types de bruits : 1. Notions essentielles Bruits aériens : se propagent via l air ambiant. Ex : conversation, télévision, Bruits solidiens (ou d impacts) : se transmettent par vibrations des parois, des gaines ou de la structure du bâtiment. Ex : bruit de pas ou d objets Bruits d équipements : se propagent par l air ambiant et par vibrations. Ex : ascenseurs, conduits de ventilations, chaufferie

P a g e 7/26 1.5 Sources et modes de propagation du bruit (2/2) Décroissance spatiale du niveau sonore 1. Notions essentielles Le niveau de bruit d'une source diminue au fur et à mesure qu'on s'en éloigne. L environnement et l'architecture d une pièce (forme, ameublement, revêtements muraux et plafonds, ) influencent la vitesse à laquelle décroît le son. Source ponctuelle -6 db par doublement de distance, (usine, discothèque, etc ) Source linéaire -3 db par doublement de distance. (voies routières et ferroviaires) NB : Ces valeurs sont théoriques et sont uniquement valables dans des conditions exemptes de réflexions et d effet de masque.

P a g e 8/26 1.6 Niveau de pression L p L oreille est sensible à des pressions variant entre 2.10-5 et 20 Pascal (Pa), 1. Notions essentielles Pressions à la fois très faible (2.10-5 Pa) et très élevée (20 Pa), Utilisation d une échelle logarithmique et non linéaire pour le calcul du niveau de pression L p : L p = 20.log ( p p 0 ) Avec : p = pression de l onde sonore, en Pa, p0 = pression de référence = 2.10-5 Pa.

P a g e 9/26 1.7 Correction et isolation Les deux notions principales de l du bâtiment sont la CORRECTION et l ISOLATION. 1. Notions essentielles > La correction : utilisée pour améliorer le confort et l intelligibilité dans un local. > L isolation : vise à se protéger des bruits extérieurs.

P a g e 10/26 LA CORRECTION ACOUSTIQUE 2. Indices de correction > Objectifs : limiter la réverbération d un local, diminuer le niveau sonore général, améliorer l intelligibilité de la parole. Solution => pose de matériaux absorbants. Plusieurs indices permettent de caractériser l d un local.

P a g e 11/26 2. Indices de correction Coefficient d absorption pondéré Durée de réverbération Correction αw Tr (en seconde) Rapport Signal / Bruit (S/N) D50 : caractérise la définition du son. Indicateurs d intelligibilité de la parole STI (Speech Transmition Index): Indice de transmission de la parole. RASTI (Rapid Speech Transmition Index): Indice de transmission de la parole rapide. % ALCons : % de perte d articulation des consonnes.

P a g e 12/26 2.1 Coefficient d absorption pondéré α w. 2. Indices de correction Traduit la capacité d un matériau à absorber le son, Varie de 0 à 1 (0 = pas d absorption, 1 = absorption totale), Coefficient donc SANS UNITE, α w : valeur unique. Pour obtenir une analyse plus fine, se référer au coefficient α p qui donne une valeur par bande de fréquence (125, 250, 500, 1 000, 2 000 et 4 000 Hz). EXEMPLE D UN GRAPHIQUE DE COEFFICIENT D ABSORPTION:

P a g e 13/26 2.2 Durée de réverbération T r Temps, en seconde, correspondant à une décroissance de 60dB du niveau sonore après interruption d une source de bruit, 2. Indices de correction Paramètre utilisé dans la réglementation pour évaluer la qualité sonore des locaux, T r mesuré par bandes de tiers d octaves ou d octaves.

P a g e 14/26 ESTIMATION DU T R PAR LE CALCUL : 2. Indices de correction Il existe une formule (formule de SABINE) permettant d obtenir une valeur théorique du T r. Cette formule ne prend en compte que les caractéristiques des produits sans considérer les spécificités architecturales du local : Avec : T r = 0.16 V A V : volume du local en m 3, A : aire d absorption équivalente du local en m².

P a g e 15/26 2.3 Intelligibilité de la parole (1/2) 2. Indices de correction D50 : Caractérise la clarté du son. Varie entre 0 et 100 % : D50 0 à 30 % 30 à 45% 45 à 60% 60 à 75% 75 à 100% Evaluation Mauvais Limite Moyen Bon Excellent STI (SPEECH TRANSMISSION INDEX) Evalue la qualité de transmission de la parole dans un local (0<STI<1) : STI 0 à 0.3 0.35 à 0.45 0.5 à 0.6 0.65 à 0.75 0.8 à 1.0 Evaluation Mauvais Limite Moyen Bon Excellent RASTI (RAPID SPEECH TRANSMISSION INDEX) Méthode informatique d évaluation simplifiée du STI dans un local : RASTI 0 à 0.3 0.35 à 0.45 0.5 à 0.6 0.65 à 0.75 0.8 à 1.0 Evaluation Mauvais Limite Moyen Bon Excellent

P a g e 16/26 2.3 Intelligibilité de la parole (2/2) 2. Indices de correction % ALCONS Les consonnes sont plus importantes que les voyelles dans l intelligibilité de la parole. Plus elles sont clairement entendues et plus la parole sera compréhensible dans son ensemble, c est ce qu évalue le % ALCons : %ALC 100 à 33% 33 à 15% 15 à 7% 7 à 3% 3 à 0% Evaluation Mauvais Limite Moyen Bon Excellent

P a g e 17/26 L ISOLATION ACOUSTIQUE 3. Indices d isolation Objectif > protéger des bruits extérieurs à un local. 1 : bruits extérieurs, 2 : bruits d une pièce contiguë, 3 : bruits de chocs, 4 : bruits d équipements. Plusieurs indices existent pour caractériser les isolements aux bruits cités ci-dessus.

P a g e 18/26 Isolation 3. Indices d isolation Bruits aériens Intérieurs (conversation, télévision, ) Extérieurs (trafic routier, ferroviaire) Transmissions latérales à l intérieur Eléments, produits (mesure laboratoire) RA [db] RA,tr [db] Dn,f [db] Bâtiment (mesure in situ) DnT,A [db] DnT,A,tr [db] - Bruits solidiens Bruits de chocs (chute d objet, talons, ) Bruits d équipements (ascenseurs, VMC, ) ΔLw [db] Lw [db(a)] L nt,w [db] LnAT [db(a)]

P a g e 19/26 3.1 Caractériser les bruits aériens (1/3) 3.1.1 Evaluation des produits en laboratoire : L INDICE D AFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE PONDERE R W 3. Indices d isolation Exprimé en db, R w (C ; C tr ) permet d évaluer les performances d affaiblissement aux bruits aériens (int et ext) des éléments d un bâtiment comme les cloisons, plafonds, doublages, fenêtres, toitures, R w (C ; C tr ) est une mesure de laboratoire avec transmissions directes affranchie de toutes transmissions latérales. Les termes C et C tr sont deux indices qui caractérisent les éléments en fonction de l origine du bruit : Bruit aérien intérieur R A = R w + C, Bruit aérien extérieur R A,tr = R w + C tr. Plus R w, R A ou R A,tr élevé > plus la performance de l élément est élevée.

P a g e 20/26 3.1 Caractériser les bruits aériens (2/3) TRANSMISSIONS LATERALES DES BRUITS AERIENS D n,f 3. Indices d isolation L isolement latérale normalisé D n,f, en db, caractérise les transmission latérales des bruits aériens entre deux pièces adjacentes au travers d un plancher technique, d un plénum ou par une façade légère. D n,f = D n,f,w + C Plus D n,f est élevé > plus l isolement au bruit aérien en transmission latérale est performant.

P a g e 21/26 3.1 Caractériser les bruits aériens (3/3) 3.1.2 Mesures du bâtiment in situ : INDICE D ISOLEMENT ACOUSTIQUE STANDARDISE PONDERE D nt,w 3. Indices d isolation L indice D nt,w (C ; C tr ), exprimé en db, permet d évaluer les performances d isolement aux bruits aériens des locaux d un bâtiment comme les pièces de vie, les cuisines, les circulations, Bruit aérien intérieur D nt,a = D nt,w + C, Bruit rose à l émission Bruit aérien extérieur D nt,a,tr = D nt,w + C tr. Bruit de trafic à l émission Mesure en situation qui dépend du R A de la paroi séparative, de sa surface, des transmissions latérales, du volume du local réception, du temps de réverbération, etc Plus les valeurs de D nt,w, D nt,a ou D nt,a,tr sont élevées > plus l isolement au bruit aérien est performant.

P a g e 22/26 3.2 Caractériser les bruits d impacts (1/2) 3.2.1 Evaluation des produits en laboratoire : 3. Indices d isolation REDUCTION DU NIVEAU DE PRESSION DU BRUIT DE CHOC PONDERE ΔL w ET NIVEAU DE BRUIT DE CHOC PONDERE L n,w. ΔL w, en db, caractérise des éléments tels que les sous-couches s, sous revêtements de sol (carrelage et parquet), Mesure réalisée en laboratoire sous un plancher de référence (béton de 14 cm), avec comme source une machine à chocs normalisée. ΔL w = (L n,w plancher de référence) - (L n,w plancher + revêtement ) Ln,w = niveau sonore mesuré. La mesure permet de déterminer l indice ΔL w et le niveau de bruit de choc pondéré L n,w d un plancher. Plus ΔL w est élevé plus le revêtement de sol est efficace.

P a g e 23/26 3.2 Caractériser les bruits d impacts (2/2) 3.2.2 Evaluation des planchers in situ : NIVEAU DE PRESSION DE BRUIT DE CHOC STANDARDISE L nt,w. 3. Indices d isolation Le niveau de bruit de choc L nt,w, en db, permet de caractériser les performances s d un plancher dans sa configuration in situ. La mesure est réalisée au sein du bâtiment avec une machine à choc normalisée. Le niveau de bruit de choc L nt,w correspond au bruit perçu dans une pièce adjacente, généralement située au niveau inférieur. Plus la valeur L nt,w est faible plus l isolement contre le bruit de choc est performant.

P a g e 24/26 3.3 Caractériser les bruits d équipements 3.3.1 Evaluation des équipements en laboratoire : NIVEAU DE PUISSANCE L W 3. Indices d isolation Le niveau de puissance L w d un équipement, en db(a), est déterminé en laboratoire. Donnée propre à la source qui NE DEPEND PAS de la distance (différent de la pression ), Donnée utilisée à la base de tous calculs. 3.3.2 Evaluation des équipements in situ : NIVEAU DE PRESSION ACOUSTIQUE STANDARDISE L nat Le niveau de pression standardisé L nat, en db, caractérise le niveau de bruit perçu dans un local lorsqu un équipement est actif. Plus les valeurs L w et L nat sont élevées plus l équipement est bruyant.

P a g e 25/26 4. Application local GE Exemple de traitement par absorption dans un local groupe électrogène. Doublage murs et plafond

P a g e 26/26 Fin