http://www.ingenieurs.com/ documents/memoire/isolation-acoustique Nous allons vous parler dans ce dossier de l isolation acoustique et du bruit qui est de plus en plus courant dans notre société. Comment reconnaître les différents types de bruits et les analyser pour mieux trouver l isolation qu il faut pour réduire la nuisance occasionner. C est pourquoi nous verrons dans un premier chapitre les principes de l isolation acoustique, puis dans un deuxième les différents types de bruits et enfin dans un troisième les solution à ces types de bruits.
Sommaire Introduction Chapitre 1 : Les principes de l isolation acoustique 1.1 Les bases de l acoustique d une pièce A) Résonances et modes propres d une salle B) Temps de réverbération RT60 C) Fréquence de Schröeder 1.2 L isolation acoustique et phonique A) L indice d affaiblissement acoustique d une paroi «R» B) Ne pas confondre traitement acoustique et isolation acoustique! C) Les parois simples: la loi de masse D) Les parois doubles «masse-ressort-masse» Chapitre 2 : Les différents types de bruits 2.1 Bruits extérieurs au bâtiment A) Bruit aux abords de la circulation B) Bruit des trains C) Bruit des avions au voisinage des aérodromes 2.2 Bruits intérieurs au bâtiment A) Bruits aériens B) Bruits de chocs C) Equipements collectifs et individuels Chapitre 3 : Les solutions Conclusion 3.1 Les bruits aériens A) provenant des autres locaux du bâtiment B) Bruits extérieurs au bâtiment 3.2 Les bruits solidiens A) Bruits d impacts B) Bruits extérieurs au bâtiment 3.3 Les bruits d équipements A) Bruits de plomberie B) Bruits de chauffage 3.4 Différents matériaux isolant
Chapitre 1: LES PRINCIPES DE L ISOLATION ACOUSTIQUE Il faut bien distinguer «isolation» acoustique» et «correction» acoustique. En effet, «isoler» acoustiquement un bâtiment, c est minimiser le niveau du bruit produit dans une pièce vers l extérieur, tandis que «corriger» acoustiquement, c est modifier le rendu sonore de la pièce (notamment le temps de réverbération, réduire les résonances, améliorer la réponse à certaines fréquences ) pour l adapter au besoin. Principes de la transmission des sons Le signal sonore étant une vibration de l air, il se transmet par tout ce qui peut entrer en vibration. Toutes les fréquences ne se transmettent pas de la même manière : les aiguës sont absorbés très facilement par un simple tissu mural. Les médiums et les graves sont plus délicats car ils se transmettent par les portes et les cloisons minces. Les fréquences d'extrême grave sont très difficiles à arrêter car leurs très grandes longueurs d onde et leur grande énergie se propagent même dans des structures assez lourdes. Principes de l isolation Pour isoler un local de l environnement extérieur, il faut que les ondes soient absorbées ou réfléchies, avant de traverser la paroi. Suivant la nature de cette paroi, le coefficient d absorption déterminera la part de signal qui traverse. Le système le plus courant pour isoler consiste à doubler la paroi avec un vide d air. Cet espace sera rempli de panneaux amortissants (laine de verre) pour éviter les réflexions internes (qui ne feraient qu ajouter des fréquences de résonance dans les bas médium). La laine de verre absorbe aussi toutes les fréquences médium et aiguës. Cette double cloison ne fonctionne que si les 2 parois sont posées sur des supports amortissants pour que les vibrations ne se transmettent pas, par le sol ou le plafond.
1.1 Les bases de l acoustique d une pièce Aux basses fréquences, une pièce a un comportement acoustique dominé par de discrètes résonances. Lorsque la fréquence augmente, le nombre de ces résonances augmente, celle ci se rapprochent et finissent par se confondre tout en diminuant d intensité : elles forment alors la ce qu'on appelle la réverbération. A. Résonances et modes propres d une salle La fréquence de ces résonances peut se calculer facilement avec la formule : Où c est la vitesse du son dans l air (334 m/s) et L est une dimension caractéristique du local. La valeur calculée avec la formule ci-dessus est appelée "fréquence fondamentale". Par exemple, la fréquence de résonance fondamentale d une pièce de 6 mètres de long est d'environ 28 Hz. Elle donne lieu à une infinité d harmoniques à des fréquences multiples soit 2f R, 3f R, etc. tout en diminuant d intensité. Dans une pièce rectangulaire, la formule se complique un peu et devient :
Où L, H et P sont les longueur, hauteur et profondeur de la pièce, et a, b, et c sont des nombres entiers prenant toutes les valeurs de zéro à quelques unités. Cette formule permet ainsi de calculer toutes les fréquences de résonances de la pièce jusqu à environ 200 à 500 Hz (fréquence de Schröeder, voir plus bas) notamment les modes axiaux (intensité maximale), transverses (intensité moitié) et obliques (intensité 1/3) correspondant à toutes les réflexions possibles sur toutes les surfaces de la pièce. Par exemple, une pièce de 4 mètres de large, 6 mètres de long et 2m50 de hauteur sous plafond aura les fréquences de résonance suivantes : Fréquence en Hz H L P Intensité 28,33 0 0 1 1,00 42,50 0 1 0 1,00 51,08 0 1 1 0,50 56,67 0 0 2 0,50 68,00 1 0 0 1,00 70,83 0 1 2 0,33 73,67 1 0 1 0,50 80,19 1 1 0 0,50 85,00 0 2 0 0,50 85,00 0 0 3 0,33 85,05 1 1 1 0,33 88,52 1 0 2 0,33 89,60 0 2 1 0,33 95,03 0 1 3 0,25 98,19 1 1 2 0,25 102,16 0 2 2 0,25 Les résonances sont donc inévitables. L'idéal est qu'elles soient régulièrement réparties et pas "concentrées" sur un domaine étroit du spectre audible.
B. Temps de réverbération RT60 Le temps de réverbération RT60 caractérise véritablement l acoustique d une salle. Il se définit comme la durée que met un son pour diminuer de 60 db (soit un millionième de son intensité initiale). Le temps de réverbération est déterminant pour " l'ambiance acoustique" d'une pièce. L'idéal pour une salle home-cinema par exemple se situe aux environs de 500 à 600 millisecondes à 1 khz. Attention, au dessous, la pièce deviendra trop matte, trop feutrée. Et idéalement, il faudrait que cette valeur soit la même à toutes les fréquences. Le RT60 peut se mesurer, mais il peut aussi se calculer avec la formule de Sabine : Où V est le volume de la pièce, et A est l aire d absorption équivalente, définie par la somme de chaque surface multipliée par un coefficient appelé coefficient de Sabine, et qui est propre à chaque matériau. Dans le cas (plus réaliste) où il y aurait des matériaux de natures différentes dans la salle, l aire d absorption équivalente A s exprime comme suit : a 1, a 2, etc étant les coefficients de Sabine de chaque matériau de surface S 1, S 2 etc Figure 2: RT60 d une pièce très réverbérante Figure 2 : RT60 d une pièce peu réverbérante Exemple de coefficients de sabine pour différents matériaux :
Coefficients de Sabine Unité 125 250 500 1000 2000 5000Hz Hz Hz Hz Hz Hz MATERIAUX Béton brut m2 0,010 0,010 0,015 0,020 0,050 0,070 Bois m2 0,090 0,110 0,100 0,110 0,080 0,080 Carrelage m2 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,040 Crépi grossier m2 0,010 0,030 0,040 0,050 0,080 0,170 Dalles plastiques collées m2 0,020 0,020 0,040 0,030 0,020 0,020 Enduit de ciment lisse m2 0,010 0,010 0,020 0,020 0,020 0,030 Etagères m2 0,270 0,330 0,300 0,250 0,280 0,400 Fenêtre + voilage m2 0,050 0,080 0,100 0,180 0,300 0,450 Moquette épaisse m2 0,120 0,200 0,250 0,450 0,400 0,350 Moquette rase m2 0,100 0,120 0,150 0,300 0,350 0,320 Parquet collé m2 0,030 0,040 0,080 0,120 0,120 0,170 Parquet sur amortissant m2 0,200 0,150 0,120 0,080 0,100 0,150 Plâtre peint m2 0,010 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 Porte plane en bois m2 0,120 0,220 0,170 0,090 0,100 0,100 Rideaux lourds (velours) m2 0,100 0,340 0,400 0,520 0,500 0,550 PANNEAUX ACOUSTIQUES Contreplaqué 5 mm a 20 mm du mur m2 0,070 0,120 0,280 0,110 0,080 0,080 Contreplaqué 5 mm a 50 mm du mur m2 0,470 0,340 0,300 0,110 0,080 0,080 Fibres de bois compressées m2 230 Kg/m2 20 mm 0,150 0,440 0,450 0,440 0,530 0,590 Fibres de bois compressées m2 peintes 0,150 0,430 0,440 0,400 0,420 0,400 Isorel dur a 50 mm du mur m2 0,320 0,150 0,090 0,090 0,090 0,090 Isorel mou 12 mm m2 0,060 0,110 0,330 0,400 0,400 0,430 Laine de verre 50 mm + tissus m2 0,390 0,450 0,560 0,590 0,610 0,550 Laine minérale 100Kg/m3 50 mm m2 0,270 0,620 0,820 0,930 0,810 0,760 Panneau de laine minérale m2 4 cm aggloméré 0,300 0,700 0,880 0,850 0,650 0,600 Plâtre 12 mm perforation 6 m2 mm et laine minérale 18 mm 0,100 0,190 0,420 0,740 0,570 0,340 Tôle 0,2 mm perforation 15% et laine minérale 30 mm m2 0,260 0,330 0,560 0,790 0,650 0,450
Exemple Cas n 1 : murs, plafond et sol en béton brut : RT = 4,9 s (1000 Hz) Il s agit du cas classique de la pièce brute dans un sous-sol. Le coefficient de Sabine (nous dirons pour simplifier «le sabine») du béton brut est de 0,02 seulement à 1000 Hz : le béton est, en effet, un matériau très réfléchissant sur le plan acoustique. Multiplions ce coefficient par la surface du plafond (24 m2), du sol (24 m2 également), des deux murs latéraux (30 m2) et des deux murs avant et arrières (2 x 10 m2) : 0,02 x 2x 24 + 0,02 x 30 + 0,02 x 2x 10 = 1,96. Nous obtenons ainsi «le sabine» de notre pièce. Multiplions le volume (soit 60 m3) par 0,16 et divisons le résultat par 1,96 et nous obtenons le temps de réverbération à 1000 Hz, soit : 4,90 s. Conclusion : ce local sera très réverbérant : les échos seront prépondérants. Cas n 2 : murs en papier peint, plafond en plâtre peint, sol en carrelage : RT = 1,7 s ( 1000 Hz).
Il s agit d une typique salle de séjour domestique. Le papier peint et le plâtre peint ont des sabines plus élevés, proches de 0,1 à 1000 Hz, mais le carrelage reste très réverbérant (0,02). Cependant, le temps de réverbération chute quasiment d un facteur 4. C est évidemment beaucoup mieux que la pièce «brute de béton» niveau réverbération. Cas n 3 : mur avant recouvert de 50mm de laine de roche forte densité (100 kg/ m3), sol recouvert de moquette épaisse, murs latéraux et arrière en papier peint, plafond en plâtre peint. RT = 0.4 s ( 1000 Hz) Avec un sabine de 0,45 (à 1000 Hz) pour la moquette épaisse, et surtout de 0,93 toujours à 1000 Hz pour la laine de roche forte densité, nous disposons de matériaux acoustiquement très absorbants. Lorsqu ils sont mis en œuvre dans notre pièce de test, le temps de réverbération chute de manière spectaculaire, et cela en traitant simplement le mur avant et le sol. La pièce est devenue calme, tranquille et feutrée. Nous sommes descendus une peu au-dessous de la valeur idéale de 0,5 s). Lorsqu on claque sans ses mains, il ne se produit plus aucun écho. Et lorsqu une personne parle, même à l autre bout de la pièce, on comprend distinctement ses propos, sans qu elle n ait besoin de hausser la voix. C. Fréquence de Schröeder La fréquence qui sépare le comportement «résonant» et le comportement «réverbérant» de la pièce est appelée «fréquence de Schröeder», et s évalue avec la formule suivante :
Où c est la vitesse du son dans l air et L est la plus petite dimension caractéristique du local. La fréquence de Schröeder peut aussi s exprimer en fonction du temps de réverbération RT60 : V étant le volume de la pièce, les deux formules donnant à peu près les mêmes résultats. Exemple pour une salle de home-cinéma de dimensions standard aura une fréquence de Schröeder de l ordre de 100 à 300 Hz et présentera donc tout un ensemble de résonances dans le grave, plus ou moins gênantes, surtout si elles excitent à leur tour les cloisons, meubles et divers objets dans la pièce, donnant aux graves un son de "tonneau" caractéristique. Par contre, une très grande salle de spectacle (ou de cinéma) aura une fréquence de Schröeder beaucoup plus basse et aura donc un comportement acoustique essentiellement réverbérant, avec peu de résonances. 1.2 L'isolation acoustique et phonique Après avoir vu en détail le traitement et la correction acoustique d une pièce nous abordons maintenant le délicat problème de l isolation acoustique... A. L indice d affaiblissement acoustique d une paroi «R» Ce chiffre caractérise l affaiblissement acoustique d une paroi et s exprime en db(a). Plus «R» est grand, plus l isolation phonique du local sera élevée. On considère qu une pièce est véritablement «isolée phoniquement» si l indice d affaiblissement R des murs la séparant des pièces voisines atteint, au minimum, 45 à 50 db(a) : ainsi par exemple, si le niveau sonore moyen de votre système audio, dans la pièce flirte avec les 80-90 db - ce qui correspond à un niveau d écoute élevé - le niveau sonore perçu dans la pièce voisine ne sera de 30 à 40 db, soit celui d un conversation normale.
B. Ne pas confondre traitement acoustique et isolation acoustique! Pour réduire les réflexions primaires, le traitement acoustique a pour fonction de diminuer la part d énergie réfléchie dans la pièce, par l utilisation de matériaux fibreux du genre laine minérale ( voir articles précédents). En aucun cas, le traitement acoustique ne permet de réduire l énergie transmise (voir figures 1 et 2). Une correction acoustique ne constitue donc pas une solution efficace pour isoler phoniquement une pièce vis-à-vis des locaux adjacents. Figures 1 et 2 : 1 énergie sonore incidente, 2 énergie transmise, 3 énergie réfléchie, 4a et 4 b énergie absorbée dans le matériau acoustique Pour l'isolation phonique, il existe deux possibilités : - augmenter la masse des parois ( loi de masse) - doubler les parois en y incorporant de la laine minérale ( système masse-ressort-masse) Examinons successivement les deux solutions : C. Les parois simples : la loi de masse Expérimentalement, on constate que le R d une paroi augmente avec sa masse au mètre carré, à condition que cette paroi soit homogène et étanche à l air. Nous touchons d ailleurs là à un point-clé de l isolation phonique : toutes les ouvertures, portes, fenêtres mais aussi bouches d aérations ou de ventilation sont des voies de passage potentielles pour les «fuites sonores» Ces ouvertures risquent, si elles ne sont pas traitées, de fortement dégrader l isolation phonique même soignée de votre pièce. Il existe pour elles des solutions spécifiques : que nous aborderons plus loin dans le dossier.
Figure 5 : loi de masse et doublage Bref : plus une paroi est pesante, plus elle isole des bruits aériens. Le bon sens ne vous aurait pas renseigné d avantage, mais de combien? Il est tout de même bon de fixer quelques lois et ordres de grandeurs importants, et celui ci est essentiel : Une paroi de 100 kg / m2 apporte une isolation de 40 db à 500 Hz. Si on double cette masse, on augmente ce chiffre de 4 db. Prenons un exemple : le béton plein à une masse d environ 2 tonnes au mètre cube. Un mur de 20 cm de béton plein a donc une masse surfacique de 0,20 x 2000 = 400 kg / m2. Par conséquent, un tel mur apportera un isolement phonique de R = 48 db. Deuxième «loi» importante : la fréquence. Lorsque la fréquence du son double, le R de la paroi augmente de 4 db. Par exemple, si un mur à un «R» de 40 db à 500 Hz, il ne sera plus que de 36 db à 250 Hz, 32 db à 125 Hz mais de 44 db à 1000 Hz et de 48 db à 2000 Hz. Il donc bien plus facile d obtenir un bon isolement pour les fréquences aigues que pour les fréquences graves. D. Les parois doubles «masse-ressort-masse» Il ressort du paragraphe précédent que si vous construisez, en partant de zéro, votre salle, vous avez intérêt à la réaliser les murs en béton ou en tout autre matériau de masse surfacique élevée ( brique pleine, pierre,...) et de forte épaisseur. Pas forcement facile à faire en pratique! C est pour cela qu on utilise le plus souvent en isolation phonique des parois doubles, constituées de deux éléments (plaque de plâtre «BA13» le plus souvent) séparés par une lame d air remplie ou non d un matériau absorbant (laine minérale) : c est le système «masse-ressort-masse» (BA13 air ou laine minérale BA13). Une telle paroi a, sur le plan phonique, des propriétés isolantes très supérieures à celles d une paroi simple de même masse surfacique : une cloison double constituée de 2 x 2 plaques de plâtre BA13 sur ossature
métallique (système PlacoStyl), et remplie de laine de roche de 50 mm à le même «R» qu un mur de béton de 20 cm d épaisseur! Le tableau suivant résume les propriétés d isolation acoustique de différentes cloisons «types» : Type Type de cloison R obtenu 1 Carreaux de plâtre ou 2 plaques de BA13 avec réseau cartonné 30 db 2 2 plaques de plâtre BA13 sur ossature métallique 35 db 3 2 plaques de BA13 sur ossature métallique + 50 mm de laine de roche OU 2 x 2 plaques de BA13 sur ossature métallique 40 db 4 2 x 2 plaques de BA13 sur ossature métallique + 50 mm de laine de roche 45 db En résumé, pour réaliser une isolation acoustique efficace, il est nécessaire de mettre en oeuvre des cloisons isolantes doubles, de préférence de type 3 ou de type 4. Ces cloisons devront mises en place devant les murs existants, si possible en réservant un vide d air de quelques centimètres ce qui renforcera encore l isolation phonique (l air jouant alors le rôle de ressort), et qui sera bien pratique pour y faire passer les câbles! On retrouve ainsi le fameux principe de la «boite dans la boite».
Chapitre 2 : LES DIFFERENTS TYPES DE BRUITS Nous verrons dans ce chapitre la natures des différents types de bruit, comment peut-on les classer et comment définir quelque seuil de niveau de bruit. Nous dans une première partie les bruits extérieurs aux bâtiments et dans un deuxième temps les bruits intérieur aux bâtiments. 2.1 Bruits extérieurs aux bâtiments Les bruits qui assaillent l habitant ou l occupant d un bâtiment sont de plus en plus nombreux, et très divers en nature et en intensité. Il faut tout d abord distinguer les bruits intérieurs des bruits extérieurs. Chaque catégorie requiert un type de protection particulier. Ce sont essentiellement les murs et les closions intérieurs, les planchers, qui nous protégeront des bruits intérieurs, les façades et toitures des bruits extérieurs. Ces derniers sont produits principalement par les véhicules de toutes sortes circulant dans les rues et sur les routes. Dans les zones voisines des aérodromes s y ajoutent les bruits des avions. Chacun de ces types de bruits a malheureusement un mode d évaluation qui lui est particuliers. A) Bruit aux abords de la circulation Voici quelque exemple de propagation du bruit dans plusieurs cas différent :
De nombreux correctifs ont été décrits par la circulaire no 72.-110 du 29 juin 1972 pour tenir compte de l'implantation des bâtiments au voisinage de la voie bruyante. B) Bruit des trains Le bruit produit par la circulation des véhicules ferroviaires présences des aspects très divers. Les relevés de niveaux statistiques que nous possédons sont moins
nombreux que pour la circulation autoroutière et urbaine. Il faut dire que les voies ferrées sont moins nombreuses que les voies routières et le nombre des bâtiments frappés par des bruits intenses est nettement moins élevé que celui des immeubles se trouvant au voisinage des voies routières et des rues à trafic dense. Mais comme le premier nombre n'est pas négligeable il est utile de donner aux constructeurs quelques moyens simples pour évaluer le bruit des trains au voisinage des bâtiments. C) Bruit des avions au voisinage des aérodromes Le bruit des avions intervient de façon prépondérante autour des aérodromes. Il importe de pouvoir évaluer son intensité et ses variations dans la journée pour caractériser la gêne provoquée et définir les isolements nécessaires à donner aux constructions édifiées au voisinage des aérodromes. La méthode d'évaluation de ces bruits est malheureusement différente des précédentes ; elle présente un caractère d'assez grande complexité. Il est fort regrettable que dans un environnement urbain on soit obligé de faire appel à deux méthodes d'évaluation différentes pour le bruit du trafic des véhicules routiers et pour celui des avions. On aboutis ainsi à établer deux types de zones de bruit dans un milieu urbain. 1 Méthode de représentation du bruit des avions au voisinage d'un aérodrome Cette méthode est décrite dans la recommandation internationale ISO/R 3891 qui résulte de la révision des recommandations ISO/R 507, 1761 et 1970. La norme française S 31-008 est en concordance technique avec ces recommandations. La méthode s'appuie sur des notions de psycho acoustique. Elle donne une approximation du niveau de bruit perdu déterminé par des tests subjectifs. Ce niveau de bruit perdu est numériquement égal au niveau d'intensité acoustique d'un son de référence que des auditeurs estiment avoir la même bruyance perçue que le son donné. Le son de référence est une bande de bruit aléatoire de la largeur d'une octave centrée sur 1000 Hz. L'unité de bruyance perçue est le noy. La valeur en noys de bruyance perçue d'un son dans une bande de fréquences donnée dépend de son niveau d'intensité dans cette bande. Par convention un bruit de bande de fréquences centré sur 1000 Hz ayant un niveau de 40 db a une bruyance perçue de 1 noy. Le niveau de bruit perdu d'un avion est calculé de la manière suivante : 1 On mesure à 1,20 m du sol les niveaux d'intensité du bruit d'avion dans toutes les bandes de tiers d'octave de 50 à 10 000 Hz ; 2 Ces niveaux sont convertis en bruyance perçue n en portant en abscisse sur le graphique de la page suivante la valeur de fréquence médiane du filtre considéré et en ordonnée le niveau correspondant mesuré. Ces coordonnées déterminent un point sur le graphique, on repère la course qui passe par ce point et la valeur n en noys qu'elle représente ; 3 Les valeurs n des 24 bardes de 50 â 10 000 Hz sont combinées à l'aide de la relation :
2.2 Bruits intérieurs aux bâtiments Les bruits produits dans les bâtiments et autour d eux sont très divers. On a l habitude d en distinguer deux sortes : 1 Ceux dont la plupart de l'énergie est rayonnée directement dans l'air autour la source sonore : cas du haut-parleur d'un récepteur de radiodiffusion ou de télévision, ou du véhicule automobile circulant dans la rue ; 2 Ceux produits à l'origine par la vibration d'un corps transmise directement à la matière des solides qui le prolongent ou qui sont à son contact : cas de la vibration d'un moteur transmise par son socle, ou de la vibration d'un rail au passage d'un train, transmise à un bâtiment voisin par le sol. A vrai dire cette distinction est peu factice. Tout bruit a pour origine une vibration matérielle et l'énergie produite est transmise pour partie à l'air environnant, pour une autre partie aux corps solides sur lesquels la source est placée, ou auxquels elle est fixée. Dans de nombreux cas c'est la première partie qui est prépondérante comme dans les exemples que nous avons cités. La vibration transmise par l'air peut être reçue directement par notre oreille ; le bruit reste aérien jusqu'au bout. Mais, très souvent, elle doit emprunter une voie solidienne, une paroi par exemple et être rayonnée par ce corps avant d'être reçue par l'oreille. Il est un cas intermédiaire entre les deux types de bruits énoncés : c'est celui du bruit de choc d'un objet sur un élément de bâtiment bruit de pas sur le plancher par exemple. On a l'habitude de ranger ce type de bruit dans une classe à part et de l'appeler bruit d'impact ou de choc. L'énergie est rayonnée à partir de la source sous forme de vibration dans l'air au voisinage du point de choc et de vibration «solidienne» dans le corps frappé. Ce qu'on étudie et mesure le plus souvent, c'est l'énergie de cette dernière vibration rayonnée par le plancher frappé. Il est bien certain que c'est toujours en fin de parcours un bruit «aérien» que notre oreille enregistre. Pour les bruits aériens, la puissance acoustique et son mode de rayonnement peuvent être calculés ou mesurés, parce que les flux d'énergie vibratoire issus de la source peuvent être atteints dans l'air qui environne la source. Rappelons la classification faite en bruits aériens et vibrations matérielles. On caractérise les premiers par leur niveau de puissance acoustique, les seconds par la force communiquée à la matière dans la région excitée et par les vitesses de vibration des solides qui transmettent le bruit. Il est d'usage de distinguer, dans le bâtiment, les forces engendrées par des chocs (bruits de pas par exemple) des forces communiquées aux structures par les équipements collectifs et individuels. Il faut bien voir que dans tous les cas les vibrations transmises par les matières de la construction sont savonnées par les parois et leur énergie se transforme en partie en bruit aérien qui atteint l'oreille. Et c'est par ce dernier que sera caractérisé le bruit de choc ou le bruit de l'équipement. En définitive le produit à l intérieur d un bâtiment sera évalué en db (A) en indiquant le niveau d intensité pondérée A moyenne dans un local.
A) Bruits aériens Dans les bâtiments à usage d'habitation les principaux bruits sont ceux de l'occupant : conservations, cris, chants, et ceux des postes récepteurs de radio- diffusion et de télévision et électrophone. Il s'y ajoute parfois le son des instruments de musique que possède l'habitant. a - Conversation Le niveau moyen de la conversation dépend de la force de la voix et du nombre de personnes conversant. On peut situer le niveau de puissance moyenne pour une conversation à voix normale à 65 db (A), avec diminution à 60 de (A) à voix basse et 75 db (A) à voix très forte. On augmentera encore de 5 à 7 de (A) pour atteindre 80 à 82 db (A) si les paroles sont émises avec une voix criée. Si le nombre des personnes Se trouvant dans le même local augmente, le niveau de bruit de conversation croît, mais assez peu tant que chaque personne n'a pas besoin de hausser la voix pour se faire comprendre. On reste à des niveaux d'intensité en champ réverbéré de l'ordre de 60 à 65 db (A). Mais si les conversations simultanées par petits groupes deviennent nombreuses, chacun doit parler à un niveau plus élevé et les bruits produits en même temps deviennent plus nombreux. Dans une assemblée de plus de 100, personnes les niveaux d'intensité peuvent atteindre des valeurs de 80 à 85 db (A), c'est l'effet bien connu de «surprise-partie». b - Cris Les cris des enfants dépassent couramment ces niveaux et comme leur spectre est riche en fréquences aiguës, la pondération A ne joue pas beaucoup, ce qui rend le niveau global pondéré A assez élevé pour une énergie sonore qui n'est pas très supérieure à celle des autres bruits. c - Appareils de réception de radiodiffusion et télévision, électrophones Les niveaux produits dépendent de nombreux facteurs : - conditions d'écoute de l'habitant ; - caractéristiques du local ; - programme choisi ; - puissance électrique de l'appareillage ; - réglage des gains et des filtres de tonalité des appareils. Peu de statistiques ont été faites complètement sur ces bruits. 011 peut estimer les niveaux de l'intensité pondérée A moyenne à des valeurs de l'ordre de 65 à 70 db (A)
suivant le type de programmes. Les niveaux maximums représentés par pour une écoute à niveau fort sont de l'ordre de 80 à 85 db (A). Les mélomanes possédant une chaîne d'appareils dits de haute fidélité écoutent souvent la musique à des niveaux de cet ordre. L'ensemble des bruits aériens qui viennent d'être décrits ont des intensités qui dépassent rarement 85 db (A) en champ réverbéré. Comme nous le verrons dans un chapitre ultérieur, le règlement de la construction a pris comme base une valeur voisine 86 db (A) pour imposer l'isolement nécessaire à la protection des habitants contre ces bruits. B) Bruits de chocs Ces bruits sont aussi très divers dans le bâtiment. On retient essentiellement ceux qui sont de meubles, produits par les chutes d'objets sur les planchers, les déplacements de meubles, les circulations des habitants (bruits de pas). Il faudrait pouvoir les caractériser par la force qu'ils communiquent à la matière frappée et la vitesse vibratoire de celle-ci. Cela n'est pas facile, on préfère les évaluer par le niveau de bruit aérien rayonné dans un local voisin, celui qui est perturbé par ce bruit. Les plus fréquents parmi ceux qui peuvent gêner l'habitant sont les bruits de pas sur le plancher de l'étage situé au-dessus de celui occupé par la personne gênée. C) Equipements collectifs et individuels Ces bruits sont de nature très diverse, aussi bien bruits aériens que bruits de chocs ou bruits résultant de vibrations matérielles. On distingue les équipements collectifs des équipements individuels. Les exigences ne sont pas les mêmes pour les uns et pour les autres. Au titre des équipements collectifs on doit examiner : -le bruit dû au chaulage collectif, essentiellement celui qui vient de la chaufferie -le bruit créé par l'ascenseur, venant de la machinerie, de la cage dans son déplacement, de l'ouverture et de la fermeture des portes -le bruit provenant de la ventilation mécanique -le bruit créé par le vide-ordures chute des objets et claquements des vidoirs. Dans les équipements individuels on comprend essentiellement les installations sanitaires : alimentation et vidage des baignoires, douches, lavabos, bidets, chasses d'eau, éviers de cuisine. On doit aussi examiner les bruits produits par la ventilation mécanique d'un logement, dans ce logement même et éventuellement ceux qui sont provoqués par un équipement de chaulage individuel, s'il en existe un.
Chapitre 3 : LES SOLUTIONS 3.1 Bruits Aériens A) provenant des autres locaux du bâtiment Entre garages et logements L'entrée du garage collectif situé en sous-sol d'un immeuble doit être éloignée, si possible, des logements, car le bruit émis par les voitures en montée ainsi que celui produit par la porte du garage peuvent être importants. On situe de préférence, l'entrée près du hall de l'immeuble ou des commerces ou sous des locaux craignant peu les nuisances sonores. A défaut, on prévoit au-dessus de l'entrée du garage une << casquette >> formant un écran Entre circulations communes et pièces principales L'incorporation de sas, tels que les entrées d'appartement, la présence de couloirs, rangements...,séparant les pièces principales des circulations communes de l'immeuble, permettent d'assurer un bon isolement aux bruits aériens quand la porte palière a un indice d'affaiblissement suffisant
On évitera de rendre mitoyens une cage d escalier et une pièce principale L'isolement entre deux locaux dépend : - des transmissions directes par la paroi séparative, qui résultent de l'indice d'affaiblissement acoustique Rrose et de la surface de la paroi ; - des transmissions latérales par les parois liées à la paroi séparation ; - des transmissions parasites dues aux défauts d'exécution et aux passages de gaines et de canalisations - du volume de la pièce recevant le bruit ; - de la quantité et de la qualité des matériaux absorbants dans la pièce recevant le bruit c'est-àdire de l'aire d'absorption équivalente du local de réception. Influence de l'indice d'affaiblissement acoustique R de la parai séparation Les transmissions directes sont d'autant moins importantes que l'indice d'affaiblissement acoustique R est élevé. Quand un bâtiment a des structures de masse identique, l'énergie passant par les parois latérales liées à la paroi séparative est plus importante que l'énergie passant directement à travers la paroi séparation. L'énergie passant par des parois latérales liées à une paroi séparation lourde devient d'autant plus importante que les parois latérales sont légères et rigides. En effet, le bruit met la paroi séparation en vibration et cette vibration est facilement transmise à toutes les cloisons légères rigides qui lui sont liées. Parmi les cloisons légères rigides, citons les cloisons de carreaux de plâtre, de blocs de béton creux,de briques creuses, etc. dont l'épaisseur est comprise entre 3 et l 0 cm. Les cloisons et les planchers qui séparent les unités de logement dans les immeubles à appartements et d'autres types de bâtiments multifamiliaux ne servent pas seulement à des fins structurales
B) Bruits extérieurs au bâtiment Ecrans en dur: ces écrans peuvent être réalisés en différents matériaux, tels que béton, verre, bois, matières plastiques, métal, mousses d'argile. 11 est à noter que la forme de l'écran est importante. En effet pour une même protection acoustique, un écran peut plus ou moins dégager l'espace visuel Buttes de terre: ce type de protection acoustique de l'environnement, quand il est réalisable, présente, outre son aspect esthétique, de nombreux avantages. En effet, la butte de terre limite les réflexions vers les bâtiments situés de l'autre côté de la voie ; de plus, elle peut souvent être exécutée avec les terres excédentaires du terrassement et, de ce fait, contribuer à une importante économie en évitant leur transport et leur mise à la décharge. L'efficacité acoustique d'une butte de terre est comparable à celle d'un écran vertical en considérant que cet écran est situé au droit de l'arête masquant de la manière la plus importante la visibilité.
Si, dans certains cas un mur ou une butte de terre sont capables d'améliorer l'environnement sonore, de même, un bâtiment peut en protéger un autre en faisant office d'écran antibruit. Ainsi les cours d'immeubles sont protégées des bruits de la circulation automobile par les écrans que constituent les immeubles qui les entourent. Les pièces principales des bâtiments d'habitation, et notamment les pièces de sommeil, seront, de préférence, côté cour intérieure. La disposition du plan de masse peut donc permettre de se protéger des bruits de circulation, mais il faut étudier la disposition des bâtiments, sans oublier qu'une façade est susceptible de réfléchir les ondes sonores. L'isolement d'une pièce par rapport aux bruits extérieurs dépend : - des transmissions directes par l'intermédiaire des murs, des fenêtres, des allèges : elles résultent de l'indice d'affaiblissement acoustique R et de la surface de chaque élément de la façade - des transmissions latérales par les parois (planchers et cloisons) liées à la façade, transmissions qui ont peu d'incidences quand les isolements demandés sont peu élevés ; - des transmissions parasites par les entrées d'air et les éventuels coffres de volets roulants ou dues aux défauts d'exécution (jonctions entre la menuiserie et la maçonnerie...) - du volume de la pièce recevant le bruit - de la quantité et de la qualité des matériaux absorbants dans la pièce recevant le bruit L'isolement dépend principalement de la qualité des éléments de la façade, éléments que nous allons examiner.
3.2 Bruits Solidiens A) Bruits d impacts Le plus courant et d associer au plancher support un revêtement de sol ou un sol flottant Plus le volume de la pièce est grand, meilleure est l isolation aux bruits d impacts
Les autres moyens, pour se protéger contre les bruits d'impact, sont : - la pose, sous certaines conditions, d'un plafond suspendu - la création de coupures entre locaux - la protection du local de réception par un système dit << boîte dans la boîte >>
B) Bruits extérieurs au bâtiment Cette solution consiste à reposer les bâtiments sur des fondations élastiques. Cette technique, courante pour les salles de musique et laboratoires dont 1' instrumentation doit être protégée des vibrations se développe dans les bâtiments d'habitation et peut être envisagée pour certains établissements d'enseignement. Il faut bien implanter les dispositifs antivibratiles afin que, d'une part, ils travaillent dans les meilleures conditions possibles et que, d'autre part, ils puissent être réglés, voire changés, dans l'hypothèse de tassements différentiels ou de modification de charges. La coupure peut être réalisée par des boîtes à ressorts qui sont dimensionnées en fonc-
Eloignement L affaiblissement des vibrations peut être obtenu par la création d une tranchée ou sont incorporés des matériaux élastiques
3.3 Bruits d équipements A) Bruits de plomberie Le système de tuyauterie d'un bâtiment est le pire ennemi car les canalisations et les radiateurs propagent le son dans tout l'édifice. Il faudra donc penser à isoler toutes les fixations murales en remplaçant les colliers d'origine par des colliers d'un diamètre supérieur. Le tuyau sera alors isolé du collier par une mousse amortissante. Mais, le moins évident reste à faire : le traitement des radiateurs qui doivent quand même conserver leur fonction première c'est-à-dire la diffusion de chaleur...dans un premier temps, on peut l'isoler du sol et du mur en utilisant des carrés de feutre ou de caoutchouc. On peut aussi placer face au radiateur un panneau de bois doublé d'un isolant tourné vers le radiateur. Cela suffit souvent pour éliminer des résonances médiums/aiguës. Encore des tuyaux? Il faudra penser à traiter le système de ventilation si la pièce en dispose. Dans ce domaine, les conseils d'un spécialiste éviteront de grosses erreurs. Suspente anti-vibrante
Les parois recevant les appareils sanitaires sont de préférence des parois lourdes L éloignement consiste à séparer si possible, les pièces sanitaires des pièces sensible
B) Bruits de chauffage Fixation de chaudière, de préférence sur des parois lourdes Silencieux à baffes revêtues intérieurement d un matériau absorbant comme par exemple la laine minérale
3.4 Différents matériaux isolant Le traitement des murs, planchers et plafonds Cette opération qui, faut-il le préciser, ne doit pas être confondue avec l'isolation thermique, vise à supprimer les sons provenant de l'extérieur, mais aussi ceux transmis à l'extérieur du local. L'isolation acoustique est plus difficile à réaliser que la correction car elle met en oeuvre des techniques relativement complexes. Il faut apporter beaucoup de soin à sa réalisation car une négligence ne pardonne pas : le son passerait par le moindre endroit qui ne serait pas correctement traité. Il faut donc éviter de créer un pont acoustique au point de contact entre 2 structures. D'autre part, une isolation acoustique digne de ce nom est généralement coûteuse et il ne semble pas inutile de se faire conseiller par un spécialiste avant de se lancer seul dans des travaux. L'isolation d'un local consiste à faire en sorte que les ondes soient absorbées ou réfléchies avant qu'elles ne traversent une paroi. Suivant le coefficient d'absorption des matériaux qui constituent la paroi, une part plus ou moins importante d'un signal sonore traversera cet obstacle. La technique la plus courante consiste à réaliser une cloison double avec un vide d'air. Cet espace peut être rempli par des panneaux de laine minérale ou de laine de verre qui limiteront les réflexions internes (fréquences de résonance dans le bas médium). Pour que cette double paroi soit efficace, elle doit reposer sur un matériau amortissant. Ce support évitera la transmission de vibrations par le sol et le plafond. Dans le commerce, on trouve des panneaux décoratifs qui peuvent être collés à la cloison principale au moyen de blocs de mousse isolante. On peut aussi employer des fixations type silentbloc. L'essentiel étant de disposer d'un vide d'air qui sera rempli d'absorbant. La laine minérale n est pas le seul matériau isolant.
Exemples de matériaux isolants : Dalles murales acoustiques Panneau acoustique Isolant pour sols Ecran antibruit Mousse acoustique Panneau perforé Laine de verre
Nous avons donc dans ce dossier les différent s types de bruit : bruit aériens, solidiens et de divers équipements. Nous avons élaborer des solution à ces bruits pour les isoler et nous avons vu comment les ondes sonores se propagent dans les afin d y trouver les matériaux appropriés pour l isolation de ces bruits. Peut être que dans le futur arriverons nous à trouver des matériaux plus isolant que ceux actuels.