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ACOUSTIQUE
ACOUSTIQUE PHYSIQUE .......................................................................................................... 4
1) LE SON. ....................................................................................................................................... 4
1-1) FREQUENCE D'UN SON. ........................................................................................................... 4 1-2) PRESSION ACOUSTIQUE. ........................................................................................................ 5 1-3) L'INTENSITE ACOUSTIQUE. .................................................................................................. 5 1-4) LE NIVEAU SONORE (EN DB). ................................................................................................. 5
2) LE BRUIT. ................................................................................................................................... 6
2-1) SPECTRE SONORE. ................................................................................................................... 6 2-2) ANALYSE PAR BANDE D'OCTAVE. ........................................................................................... 6
3) L'OREILLE. ................................................................................................................................. 7
3-1) PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE L'OREILLE. .................................................................... 7 3-2) PERCEPTION DES SONS ET SENSIBILITE. ............................................................................. 7
4) TRAITEMENT DES BRUITS. ............................................................................................... 8
4-1) ADDITION DE DB. ................................................................................................................... 8 4-2) UNITE PHYSIOLOGIQUE. ........................................................................................................ 9
5) LA TRANSMISSION DES BRUITS. .................................................................................. 9
5-1) BRUITS AERIENS. .................................................................................................................... 9 5-2) BRUITS SOLIDIENS. ............................................................................................................... 9 5-3) ISOLATION ET CORRECTION ACOUSTIQUE. ......................................................................... 9
ACOUSTIQUE DU BATIMENT ................................................................................................ 11
1) LES BRUITS DANS LE BATIMENT. ............................................................................... 11
1-1) LES TYPES DE BRUITS. ........................................................................................................... 11 1-2) LES BRUITS NORMALISES. .................................................................................................... 11 1-3) LA TRANSMISSION ENTRE LOCAUX. .................................................................................... 12
2) L'INDICE D'AFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE RW. .............................................. 12
2-1 LES PAROIS SIMPLES : LOI DE MASSE. .................................................................................. 12 2-2) FREQUENCE CRITIQUE D’UNE PAROI. .................................................................................. 13 2-3) LES PAROIS COMPOSITES : SYSTEMES MASSE-RESSORT-MASSE. .................................... 14 2-4) LES PAROIS JUXTAPOSEES. ................................................................................................. 16
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3) CORRECTION ACOUSTIQUE. ........................................................................................... 17
3-1) REFLEXION ET ABSORPTION. ............................................................................................... 17 3-2) TEMPS DE REVERBERATION. ................................................................................................. 18 3-3) LE COEFFICIENT D'ABSORPTION DE SABINE. .................................................................... 18 3-4) PREVISION DU TEMPS DE REVERBERATION. FORMULE DE SABINE. ................................... 18
4) LES MESURES D'ISOLEMENT D ET DNT,W. ................................................................ 18
5) LA NORMALISATION EUROPEENNE. ........................................................................... 20
5-1) BATIMENTS D'HABITATION ................................................................................................ 22 5-2) LOCAUX D'ENSEIGNEMENT : JO DU 28 MAI 2003 ........................................................... 23 5-3) HOTELS : JO DU 28 MAI 2003 .......................................................................................... 24 5-4) VALEURS DES TEMPS DE REVERBERATION (ETABLISSEMENTS SCOLAIRES) ...................... 25 5-5) EXEMPLES DE SOLUTIONS ACOUSTIQUES DU CSTB ......................................................... 26
6) CARACTERISTIQUES ACOUSTIQUES DE MATERIAUX COURANTS ................ 27
6-1) COEFFICIENTS D'ABSORPTION αW. ..................................................................................... 27 6-2) INDICES D'AFFAIBLISSEMENT. ........................................................................................... 27 6-3) ATTENTION AUX DOUBLAGES THERMIQUES ...................................................................... 27
BRUITS ET LEGISLATION ...................................................................................................... 28
1) LES BRUITS DE VOISINAGE (DECRET N°95-408 DU 18 AVRIL 1995). ........ 28
2) PROTECTION DES TRAVAILLEURS. .............................................................................. 28
2-1) REFERENCES JURIDIQUES. ................................................................................................... 28 2-2) PREVENTION. ........................................................................................................................ 29 2-3) BRUITS SUPERIEURS AU SEUIL. ........................................................................................... 29
3) LES BRUITS D’INFRASTRUCTURES. ............................................................................. 30
3-1) BRUITS ROUTIERS. ................................................................................................................ 30 3-2) BRUITS FERROVIAIRES. ....................................................................................................... 30 3-3) BRUITS AERONAUTIQUES. ................................................................................................... 31
BAIES VITREES ........................................................................................................................... 32
1) IDENTIFICATION DES FUITES ACOUSTIQUES AU TRAVERS D’UNE PAROI. ............................................................................................................................................. 32
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2) PRODUITS VERRIERS. ......................................................................................................... 32
2-1) COMPORTEMENT DES PRODUITS VERRIERS. ......................................................................... 33 2-2) VITRAGE SIMPLE. .................................................................................................................. 33 2-3) VITRAGE FEUILLETE. ............................................................................................................ 33 2-4) VITRAGE FEUILLETE ACOUSTIQUE. ..................................................................................... 33 2-5) DOUBLE VITRAGE. ................................................................................................................. 34 2-6) TABLEAU ET COURBES COMPARATIFS. ................................................................................. 34
3) PERFORMANCES DES FENETRES. .................................................................................. 36
3-1) LE LABEL ACOTHERM. ....................................................................................................... 36 3-2) CLASSEMENT CEKAL. .......................................................................................................... 36
4) CLASSEMENT AU BRUIT D’UNE BAIE. ........................................................................ 36
5) PRISE EN COMPTE DES ENTREES D'AIR ET COFFRES DE VR DANS LES MENUISERIES. ............................................................................................................................ 39
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Acoustique physique Préambule : Le bruit est un mélange de sons auquel est généralement associée la notion de gêne parce qu'il est souvent désagréable ou indésirable. Une récente enquête montre que le bruit est ressenti comme une nuisance par 40 % des français. Le bruit peut avoir des effets à long terme sur la santé de l'homme (stress, insomnies, troubles cardio-vasculaires, anxiété, effets psychomoteurs,..). Malheureusement, l'oreille n'a pas de "paupières" et l'on ne peut pas "fermer les yeux" aux bruits. Il faut donc s'en protéger. Pour cela, une bonne compréhension du composant principal du bruit, le son, est nécessaire. 1) Le son. Le son est produit par une variation rapide de la pression de l'air. Cette interprétation ondulatoire du son a été énoncée par Aristote (IVe s. av. J.C.) pour qui le mouvement sonore de l’air est généré par une source « poussant vers l’avant l’air contigu de telle manière que le son voyage ». L'origine de cette variation est typiquement la vibration d'un corps (enceinte, cordes vocales,..etc) qui met en vibration les molécules d'air environnantes. Ainsi est créée une succession de zones de pression et de dépression qui constitue l'onde acoustique. Quand cette onde arrive à l'oreille, le son est alors perçu. Le son a deux caractéristiques : sa fréquence, sa pression acoustique.
1-1) Fréquence d'un son. En un point donné de l'onde acoustique, la pression de l'air oscille autour de la pression atmosphérique un certain nombre de fois par seconde. Ce nombre d'oscillations par seconde définit la fréquence (ou hauteur) d'un son, exprimée en Hertz (Hz) : 1 Hz = 1 s-1. Exemple:
fréquence = 2 Hz Pression P(t)
Patm
Temps
Pression acoustique
1 s
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On classe les fréquences des sons audibles selon trois catégories :
1-2) Pression acoustique. En un point donné de l'onde acoustique, la pression de l'air oscille autour de la pression atmosphérique, on appelle pression acoustique la différence :
Pacoustique = P(t) - Patm en Pa
1-3) L'intensité acoustique. La création d’ondes sonores se fait à partir d’une source qui libère une certaine quantité d’énergie. Ramenée à l’unité de temps, cette énergie nous donne la puissance W de la source, exprimée en Watt. Les ondes acoustiques qui en résultent ont une surface qui augmente en s’éloignant de la source (comme les ondes créées par un caillou dans l’eau). Dans un milieu homogène et isotrope (ondes sphériques), on a : L’intensité acoustique I est l’énergie véhiculée par l’onde par unité de surface.
1-4) Le niveau sonore (en dB). L'oreille est sensible à des pressions allant de 0,00002 Pa à 20 Pa, soit un rapport de 1 à 1.000.000. Donc pour ramener cette échelle de pression, exprimée en Pascals, a une échelle plus réduite et donc plus pratique d'utilisation, on a adopté la notation logarithmique et créé le décibel ou dB. On définit ainsi le niveau sonore L, exprimé en dB :
L = 10 log( p²p²0
) en dB
où p0 = 2.10-5 Pa. (plus petite pression perceptible par l'oreille)
Source
Ondes sonores en phase
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2) Le bruit. C'est un mélange de sons différents, ayant chacun sa fréquence et son niveau sonore. Pour l'analyser, il faut évaluer le niveau sonore à chacune des fréquences qui composent ce bruit.
2-1) Spectre sonore. Le graphique qui représente le niveau sonore (en dB) pour chaque fréquence (en Hz) d’un bruit s'appelle le "spectre sonore".
2-2) Analyse par bande d'octave. Dans le Bâtiment, il n'est pas nécessaire d'effectuer une analyse extrêmement fine du niveau de pression acoustique pour toute la gamme de fréquences. La réglementation ne prend en compte que les fréquences de 100 à 5000 Hz regroupées en six bandes de fréquences (appelées bandes d'octaves) centrées sur 125, 250, 500, 1000, 2000 et 4000 Hz.
niveau sonore (dB)
f (Hz)
niveau sonore ( dB )
f (Hz) échelle log 125 250 500 2000 1000 4000
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L’analyse peut alors se faire sur chacune des bandes d’octave, indépendamment les unes des autres. On obtient pour chacune d’entre elles le niveau sonore comme précédemment. On obtient le spectre qui caractérise le son étudié :
Fréquence (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000
Niveau sonore L (dB) 64 43 70 37 62 55 Le niveau sonore global du son composé de toutes les bandes d’octaves est alors donné par la formule :
L = 10.log(Si 10 Li/10 ) en dB Nota: Pour une analyse plus fine (en musique par exemple, on utilisera les 1/3 d’octave). 3) L'oreille.
3-1) Principe de fonctionnement de l'oreille.
3-2) Perception des sons et sensibilité. L'oreille humaine perçoit les sons de 0 à 130 dB, seuil de la douleur. L'oreille humaine transforme les pressions sonores en sensations auditives, mais avec une capacité limitée et variable selon la fréquence et le niveau du son (l’appareil auditif humain est imparfait). La sensibilité de l’oreille ne correspond pas à l’intensité des sons, mais à leur variation relative d’intensité : « la sensation croît à peu prés comme le logarithme de l’excitation » (loi de Fechner). De plus, la perception de l'oreille est différente d'un individu à l'autre. Cependant, pour une population moyenne, on retrouve les généralités suivantes :
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- l'oreille ne perçoit que les fréquences comprises entre 20 Hz et 15000 Hz (la sensibilité aux aigus diminuant avec l'âge), - l'oreille est beaucoup plus sensible aux sons médiums et aigus qu'aux sons graves (même sensation pour 40 dB à 1000 Hz que pour 47 dB à 125 Hz). 4) Traitement des bruits.
4-1) Addition de dB. Lorsque deux sources de bruits émettent simultanément on doit additionner leurs niveaux afin d'obtenir le niveau global de ce nouveau bruit. Du fait de l'échelle logarithmique, on ne peut pas ajouter arithmétiquement deux bruits simultanés. Illustration : débouchez vous bien les oreilles!
Si l'on fait fonctionner simultanément 2 perceuses qui émettent chacune un bruit de 80 dB, le niveau sonore global vaut 83dB. Doubler le niveau sonore d'un bruit revient à rajouter 3 dB
Lp1 = Lp2 = 80 dB Lp = "Lp1 + Lp2" = 10log(108 + 108) = 10log(2*108) = 10log2 + 10log(108) = 3 + 80 = 83 dB L’utilisation du graphique ci-dessous permet d’additionner rapidement deux niveaux sonores.
Cumul de deux niveaux L1 et L2
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
0 0 , 5 1 1, 5 2 2 , 5 3 3 , 5 4 4 , 5 5 5 , 5 6 6 , 5 7 7 , 5 8 8 , 5 9 9 , 5 10 10 , 5 11 11, 5 12 12 , 5 13 13 , 5 14 14 , 5 15
L1 - L2 ( d B )
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4-2) Unité physiologique. On a vu précédemment que l'oreille ne ressentait pas les sons de la même façon selon leur fréquence, c'est pour cela que l'on utilise une unité physiologique : le dB(A). Celle-ci tient compte de la sensibilité de l'oreille en corrigeant les niveaux pour chaque bande d'octave. En fait, on fait entendre les micros de mesure comme une oreille. Pour passer de l'unité physique [dB] à l'unité pondérée [dB(A)], on utilise le tableau ci-dessous:
Fréquence 125 250 500 1000 2000 4000
Pondération en dB -16 -8,5 -3 0 +1 +1 Les dB(A) sont comme les dB, ils suivent une échelle logarithmique et sont additionnés de la même façon. Cette unité pondérée était omniprésente dans le domaine de l'acoustique des bâtiments, que ce soit pour caractériser la performance à atteindre, la caractéristique d'un produit ou d'un système. Depuis l'entrée en vigueur progressive des normes européennes (début des années 2000), c'est de nouveau le dB qui est utilisé; mais les valeurs réglementaires à respecter ont été modifiées pour prendre en compte la sensibilité auditive exprimée par le dB(A). 5) La transmission des bruits. Lorsqu'il n'y a pas d'obstacle rencontré, l'onde sonore se propage en ligne droite à partir de la source, et le bruit s'affaiblit au fur et à mesure que l'on s'en éloigne (en plein air, à partir de 1 m, le bruit perçu décroît de 6 dB chaque fois que l'on double la distance entre la source et le récepteur [cf § 1-3]) car l’énergie se répartie sur une surface de plus en plus grande.
5-1) Bruits aériens. Toute émission sonore dans un local met en vibration, par l'intermédiaire des molécules d'air, toutes les parois de ce local. Ces parois elles-mêmes engendrent une variation de la pression de l'air dans les locaux voisins. Ainsi, le bruit a traversé les parois (bruits aériens).
5-2) Bruits solidiens. De la même façon, une paroi soumise à un choc réémet un bruit aérien dans les locaux voisins.
5-3) Isolation et correction acoustique. Attention: ce sont deux notions très différentes! Lorsqu'une onde sonore rencontre une paroi, son énergie incidente est divisée en trois parties:
énergie acoustique incidente qui se décompose en : énergie réfléchie vers le local d'origine énergie absorbée par la paroi et dissipée en chaleur énergie transmise qui traverse la paroi
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L'isolation acoustique traite de l'énergie transmise par la paroi. La correction acoustique traite de l'énergie absorbée et réfléchie.
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Acoustique du bâtiment 1) Les bruits dans le bâtiment.
1-1) Les types de bruits.
On distingue dans le bâtiment quatre types de bruits : - les bruits aériens intérieurs qui sont émis dans un
local et qui se propagent dans l'air (chaîne hi-fi, conversation,..)
- les bruits aériens extérieurs qui sont émis à l'extérieur de l'immeuble et qui se propagent dans l'air (circulation, trains, avions,..)
- les bruits d'impacts qui sont émis par une paroi mise en vibration (pas, chutes ou déplacement d'objet,..)
- les bruits d'équipement qui sont émis par des appareils et installations situés soit dans le logement récepteur (chauffe-eau, machine à laver,..), soit en dehors (ascenseurs, ventilations,..)
1-2) Les bruits normalisés. Pour permettre la comparaison directe entre toutes les mesures, les pouvoirs publics (par le biais d’une réglementation) ont défini des spectres de bruits d'émission standards :
- le bruit rose, - le bruit route , - le bruit d'impact.
Le bruit rose simule les bruits aériens dans le bâtiment et il est également utilisé pour représenter les bruits d'avions. Il est caractérisé par un niveau sonore constant (par exemple 80 dB) par bande d'octave.
Fréquences 125 250 500 1000 2000 4000
Niveaux sonores (dB) 80 80 80 80 80 80 Le bruit route simule les bruits aériens émis par le trafic routier. Il est plus riche en fréquence basse que le bruit rose. L’énergie contenue dans chaque bande d’octave est fixée par rapport à l’énergie de la bande centrée sur 1000 Hz.
Fréquences 125 250 500 1000 2000 4000
Variations d’énergie (dB) + 6 + 5 + 1 0 - 2 - 8
Niveaux sonores (dB) 87 86 82 81 79 73
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Le bruit d'impact normalisé est produit par une machine à chocs (masses frappant le sol).
1-3) La transmission entre locaux. Les bruits sont transmis du local d'émission au local de réception par deux voies principalement : - la transmission directe TD - les transmissions latérales TL La quantité d'énergie transmise par chacun de ces chemins dépend respectivement :
- de la nature de la paroi de séparation et de ses défauts éventuels, - de la nature des parois latérales (planchers, façades, refends) et du type de liaison entre les parois, - de la nature, du nombre et des liaisons des cloisons distributives venant sur le séparatif.
2) L'indice d'affaiblissement acoustique Rw. Cet indice caractérise la qualité acoustique d'une paroi de construction (mur, cloison, plancher, plafond, fenêtre, porte,..). Il est mesuré uniquement en laboratoire et ne prend en compte que la transmission directe d'un bruit aérien. On aura Rw [dB] avec une correction C ou Ctr selon la destination de la paroi testée. Rw est obtenu par la différence des niveaux sonores [dB] mesurés entre le local d'émission et le local de réception. Plus Rw est grand, plus l'élément a un isolement acoustique élevé. L'indice d'affaiblissement global (pour toutes les bandes de fréquence) Rw s'obtient en comparant les valeurs de l'affaiblissement brut par bande d'octave R = Lémis-Lreçu [dB] à une courbe de référence normalisée, et on retient pour Rw la valeur à 500Hz. Un processus de calcul global à partir des résultats de mesure par bande d'octave est aussi utilisé pour déterminer C et Ctr. Ainsi, et c'est un avantage de la norme européenne par rapport à la NRA antérieurement en vigueur, ces indices prennent en compte le comportement de la paroi sur tout le spectre sonore. Vis-à-vis d'un bruit rose, on utilisera : RA = Rw + C en remplacement de Rrose (NRA) Avec RA ≈ Rrose -1 Vis-à-vis d'un bruit routier, on utilisera : RA,tr = Rw + Ctr en remplacement de Rroute (NRA) Avec RA,tr ≈ Rroute
2-1 Les parois simples : loi de masse. Elles sont composées d'un même matériau (exemple: béton, carreaux de plâtre,..) ou d'une juxtaposition de plusieurs matériaux non absorbants (exemple: enduit béton + béton + enduit plâtre).
TD
TL
TL
émission réception
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L'indice d'affaiblissement R d'une paroi simple dépend essentiellement de sa masse surfacique ms, de la raideur du matériau, et de son épaisseur. Plus une paroi est lourde plus son indice d'affaiblissement est élevé. L'utilisation d’un abaque permet de déterminer rapidement la valeur de l’indice d’affaiblissement d'une structure simple par rapport au bruit rose ou au bruit route. La lecture est directe quand on connaît la masse surfacique de la paroi étudiée. Exemple:
On souhaite rendre inaudibles les conversations (R > 58 dB(A)) entre deux locaux adjacents à l'aide d'un mur de béton banché (r = 2500 kg/m3), déterminer l'épaisseur minimale de ce mur. Quel serait l'indice d'affaiblissement d'une paroi de la même épaisseur en carreaux de plâtre, (r du plâtre = 1200 kg/m3).
Béton : Rrose = 58 dBA, ms = 400kg/m² soit une épaisseur de 16cm Plâtre : 1200*0.16 = 192 kg/m², soit Rrose = 46 dBA
A la lumière de ces 2 exemples, il faut trouver une meilleure solution technologique que la paroi simple.
2-2) Fréquence critique d’une paroi. Pour une paroi d’une masse donnée, la loi de fréquence montre que R augmente de 4 dB chaque fois que la fréquence double. Néanmoins, chaque paroi possède une fréquence critique pour laquelle l’indice d’affaiblissement chute (de 5 à 10 dB) brutalement.
R(dB)
fréquence (Hz)
fc
loi masse-fréquence théorique comportement réel
50 60 100 150 200 300 400 500 600
30
40
50
60
70
700 80 masse surfacique en kg/m²
R en dB(A)
bruit rose
bruit routeLoi masse théorique
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Cette fréquence critique dépend du matériau et de l’épaisseur de la paroi. Pour les matériaux courants (béton, plâtre,..), elle se situe dans la plage de la conversation et crée un "trou" dans l’isolement acoustique. On peut déterminer la fréquence critique d’une paroi simple par la formule suivante:
fc = c2
2p 3.²).1.(12
eEmsν− ≈ 60798
ms
E.e3 en HZ
avec: ms = masse surfacique de la paroi en kg/m², E = module d’Young du matériau en Pa, e = épaisseur de la paroi en m, c = vitesse du son dans l’air = 340 m/s, n = coefficient de Poisson ≈ 0,3 pour tous les matériaux solides.
2-3) Les parois composites : systèmes masse-ressort-masse. Elles sont constituées de deux éléments simples séparés par un espace rempli ou non d'un matériau absorbant (exemples: double vitrage, cloison en plaques de plâtre,..). L'ensemble se comporte sur le plan de l'isolation acoustique comme un système masse-ressort-masse (dissipation d'énergie).
La dissipation de l'énergie vibratoire est d'autant plus importante que les masses surfaciques des 2 parois sont différentes, car on atténue ainsi la faiblesse autour des fréquences critiques de chaque parement. L'air et la laine de verre jouent un rôle de ressort, la laine de verre intervient en plus comme amortisseur.
Dans un double vitrage, l'air joue seulement le rôle de ressort. L'utilisation d'une paroi double permet d'atteindre des isolements très largement supérieurs à ceux prévus par la loi de masse d'une paroi simple de même masse surfacique. Exemple :
Comparer les performances de cette cloison avec celles qu'aurait une paroi monolithique de même masse surfacique (30kg/m²). Loi de masse pour ms = 30kg/m² : Rrose = 30 dBA
Plaque de plâtre BA 18
Laine de verre 30mm
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L’indice d’affaiblissement acoustique d’une paroi double dépend de : - la masse surfacique de chacun des parements, - l’épaisseur de la lame d’air ou de l’absorbant acoustique, - la fréquence critique de chacun des parements. Le gain apporté par cette solution est donc important à condition de respecter certaines règles :
a) les fréquences critiques des deux parements doivent être différentes pour ne pas accentuer la chute de l’indice R (jouer sur l’épaisseur).
b) la fréquence critique d’une paroi avec lame d’air (f0 = 84. 1d.(
1m1
+ 1m2
) où d est la distance
entre les deux parois en mètre, m1 et m2 sont les masses surfaciques des deux parements en kg/m²) doit être la plus basse possible (pour être hors du domaine de fréquences des bruits de la vie courante).
c) il faut rejeter les fréquences de résonance de la lame d’air vers les fréquences aiguës (pour être hors du domaine de fréquences des bruits de la vie courante)
(fr = n.c2d , où d est la distance entre les deux parois en mètre, c est la vitesse du son dans l’air,
n = 1, 2, 3,..). d) les parois de parements doivent être totalement désolidarisées sur le plan vibratoire afin que la
transmission de l’énergie acoustique soit uniquement aérienne. Par exemple, un système avec double ossature ou suspentes antivibratiles.
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On a alors un affaiblissement du type:
2-4) Les parois juxtaposées. Le problème posé ici est celui de la prévision de l'indice d'affaiblissement d'une paroi composée de plusieurs éléments d'indices d'affaiblissement différents (par exemple : mur + fenêtre). L'indice d'affaiblissement équivalent sera évalué par la méthode suivante : On va résoudre ce problème en traitant un exemple, la paroi sera composée ici de 2 parties, cependant la méthode est applicable si la paroi comporte plus d'éléments. Exemple: L'indice d'affaiblissement de la porte est donné par bandes d'octave dans le tableau suivant :
F (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 RA (dB) 24 29 28 32 47 46
L'indice d'affaiblissement du mur lourd avec doublage est donné par bandes d'octave dans le tableau suivant : F (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 RA (dB) 54 61 72 78 83 79 Pour chaque bande d'octave Req est donné par :
Req = 10 log( S1 + S2
S1x10-R1/10 + S2x10-R2/10 ) en dB
Ce qui donne pour l’exemple donné : Rporte = 47,9 dB Rmur = 85,6 dB Rparoi = .56,5 dB
Conclusion: l’indice d’affaiblissement d’une paroi composée de plusieurs éléments est toujours proche de l’indice d’affaiblissement de l’élément le plus faible.
2,50 m
6,80 m
porte 1,70 x 2,10
R(dB)
fréquence (Hz) f0
loi masse théorique ( m1+m2 )
comportement réel paroi double
fm1 fm2
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3) Correction acoustique.
3-1) Réflexion et absorption. Lorsqu'une onde sonore rencontre une paroi, deux parties de l'énergie incidente ont une influence sur l'acoustique du local d'émission et sont donc prises en compte dans la correction acoustique: l'énergie réfléchie et l'énergie absorbée par la paroi. Les réflexions sont perçues dès que la source de bruit s'arrête. Elles produisent une traînée sonore, la réverbération, d'autant plus longue que le volume de la salle est important et que les parois sont lourdes, rigides et lisses. En mettant un matériau absorbant sur la paroi, on augmente la partie d'énergie absorbée au détriment de l'énergie réfléchie. Sa structure poreuse laisse pénétrer l'énergie et la disperse dans son épaisseur avant de la convertir en chaleur. Notez bien que cette démarche n'a aucune influence sur l'énergie transmise à travers la paroi et ne constitue donc pas une solution pour l'isolation acoustique du local adjacent. L'utilisation d'un matériau absorbant a pour conséquence de rendre la salle plus "sourde" parce que la réverbération devient de très courte durée.
La correction acoustique traite de l'ambiance sonore d'une salle où se trouvent en même temps les occupants et la source sonore. Selon l'usage de la salle, l'objectif est soit d'améliorer les qualités d'écoute (salles de spectacle, de conférence ou d'enseignement) soit de diminuer le niveau sonore (hall d'entrée, ateliers, bureaux,..), soit de créer une acoustique spécifique (salle de sports, restaurants,..).
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3-2) Temps de réverbération.
Le temps de réverbération d'une salle quantifie cette durée: c'est le temps nécessaire à un bruit pour décroître de 60 dB. Dans une cathédrale, il est d'environ 6 secondes et dans un logement normalement meublé et occupé, il est de 0,5 seconde. Si le temps de réverbération dans un local donné est long, le bruit est entretenu car l'énergie sonore émise par la source et celle réfléchie par les parois se mélangent. Il en résulte une augmentation du niveau sonore.
3-3) Le coefficient d'absorption de Sabine. Le degré d'absorption acoustique d'un matériau est caractérisé par le coefficient α de Sabine, qui détermine la quantité d'énergie absorbée par une paroi par rapport à la quantité d'énergie incidente. Si l'on note: Ei: énergie incidente au matériau, Ea: énergie absorbée par le matériau, Er: énergie réfléchie par le matériau,
on a : Ei=Ea+Er et α = EaEi
Un coefficient de Sabine de 0 signifie qu'aucune énergie n'est absorbée: toute l'énergie est réfléchie. Un coefficient de Sabine de 1 signifie que toute l'énergie est absorbée: aucune énergie n'est réfléchie. Les degrés d'absorption acoustique d'un matériau varient en fonction des fréquences. Les sons graves, médiums et aigus ne sont pas absorbés de la même façon. Les coefficients α de Sabine sont mesurés par bandes d'octaves, et récapitulés dans des tableaux relatifs aux matériaux absorbants.
3-4) Prévision du temps de réverbération. Formule de Sabine. La formule de Sabine donne T:
T = 0,16 V
A
où T=temps de réverbération (s) du local de réception A=surface d'absorption équivalente (m2) du local de réception A=Σ(αi.Ai) Ai= surface (m2) d'un élément de paroi à coefficient d'absorption αi V=volume du local (m3) 4) Les mesures d'isolement D et DnT,w. L'isolement brut D est la différence de niveau de bruit entre deux locaux adjacents, celui d'émission et celui de réception. Il est mesuré in situ (sur chantier) et prend donc en compte la totalité des transmissions qu'elles soient directes ou latérales. Parce qu'il inclut toutes les transmissions, l'isolement brut D est toujours inférieur à l'indice d'affaiblissement Rw (C, Ctr) de 5 à 8 dB (cela dépend de la conception).
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Afin de pouvoir comparer les différents essais réalisés sur des chantiers divers, on introduit un terme correctif qui dépend des caractéristiques de la pièce de réception; on obtient ainsi la mesure d'un isolement dit normalisé DnT,w. Si Le(dB) est le niveau émis, et Lr(dB) est le niveau reçu, on a : D = Le(dB) - Lr(dB) = Rw (C, Ctr) – transmissions latérales en dB
DnT,w = Le(dB) - Lr(dB) + 10.log TT0
en dB
où - T est le temps de réverbération du local de réception ( cf § 3-4 ), - T0: temps de réverbération du local de réception de référence : pour les locaux de volume inférieur à 50 m3: T0 = 0,5 secondes,
pour les locaux de volume supérieur à 50 m3: T0 = t0. VV0
, où t0 = 1s et V0 = 100 m3.
En l'absence de mesures, on peut estimer préalablement à la réalisation des travaux l'indice d'affaiblissement, afin de choisir des matériaux qui permettront d'atteindre in situ la performance acoustique exigée par la réglementation :
DnT,w = Rw (C, Ctr) + 10.log S
V32.0 - 5 en dB
Formule valable pour les logements, bureaux et salles de classe (T=0.5s) Où V est le volume [m3] du local de réception
S est la surface [m²] de la paroi séparative entre local émission et local réception pour laquelle on a calculé le Rw (C, Ctr) en prenant en compte les différents éléments constitutifs de la paroi. Le terme -5 prend en compte les transmissions latérales en construction courante
On utilisera DnT,A vis-à-vis des bruits intérieurs :
DnT,A = RA + 10.log S
V32.0 - 5 en dB
On utilisera DnT,A,tr vis-à-vis des bruits extérieurs routiers :
DnT,A,tr = RA,tr + 10.log S
V32.0 - 5 en dB
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Quelques exemples d'appréciations d'utilisateurs en fonction de l'isolement:
Isolement DnTA Appréciation de l'utilisateur 35 dB(A) "On entend tout" 40 dB(A) "On entend des voix, mais il est difficile de
comprendre ce qu'il se dit" 45 dB(A) "Les conversations à voix fortes sont entendues,
mais peu compréhensible" 50 dB(A) "Toutes les conversations sont inaudibles"
Important : Comme les matériaux absorbants ne réagissent pas de la même façon à toutes les fréquences, les temps de réverbération sont fonction de celles ci. Il faut en tenir compte pour le traitement de certains locaux. Particularités des façades légères :
façades rideaux : - Vis-à-vis des bruits extérieurs, les systèmes courants ne dépassent pas des isolements de l'ordre
de 35dB. Des exigences supérieures nécessitent soit des études spécifiques et des vitrages très performants, soit de concevoir une façade semi rideau (habillage sur façade lourde).
- Vis-à-vis des bruits intérieurs, du fait que les murs rideaux filent devant les planchers, il peut y
avoir des transmissions latérales importantes. Pour des immeubles d'habitation (compte tenu de la réglementation), cela nécessitera au minimum des allèges et trumeaux en béton pour couper le mur rideau.
bardages et couvertures Ces parois étant opaques, les performances acoustiques peuvent être très bonnes : on peut en effet utiliser l'effet masse-ressort-masse en adoptant des systèmes multi-parois tels les bardages double peau par exemple qui permettent l'utilisation d'isolants. La correction acoustique peut également être traitée par des tôles perforées qui permettent "d'emprisonner" le son dans un isolant. 5) la normalisation européenne. La réglementation européenne remplace en France la NRA (de 1994) depuis les années 2000 : elle entre progressivement en vigueur selon les types d'établissements.
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De plus, dans les circulations communes, l'aire d'absorption équivalente devra valoir le quart de la surface au sol : A = 0,25.Surf sol
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Pourquoi? Le marché unique européen implique dans le domaine de la construction une unification des réglementations.
- Cela permet à tous de parler le même langage. - Cela permet aux entreprises de conclure des marchés partout en Europe dans les mêmes
conditions que sur le territoire national.
Comment? Mise en place d’indices uniques pour tous les pays européens. Les changements : Il s’agit uniquement de modifications de forme qui concernent :
- les noms des indices réglementaires - le mode de calcul de la valeur prévisionnelle de ces indices - l’unité de mesure : le dB remplace de dB(A) car le spectre de référence (corrections C et Ctr)
prend en compte la perception des sons à l’oreille - les méthodes de mesure in situ et en laboratoire des indices sont inchangées (excepté pour les
bruits de choc sur chape flottante). On accepte une tolérance de 3 dB sur les mesures in situ par rapport aux valeurs de la réglementation.
5-1) Bâtiments d'habitation
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5-2) Locaux d'enseignement : JO du 28 mai 2003
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.
Local d’émission
>
Local de réception
v
Local
d’enseigne-ment,
d’activités pratiques,
administra-tion
Local
médical, infirmerie, atelier peu bruyant,
cuisine, local de rassemble-ment fermé,
salle de réunions, sanitaires
Cage
d’escalier
Circulation horizontale,
vestiaire fermé
Salle de musique,
salle polyvalente,
salle de sports
Salle de
restauration
Atelier bruyant (au sens de l’article 8 du présent arrêté)
Local d’enseigne-ment, d’activités pratiques, administra-tion, bibliothèque, C.D.I., salle de musique, salle de réunions, salle des professeurs, atelier peu bruyant
43(1)
50
43
30
53
53
55
Local médical, infirmerie
43(1)
50
43
40
53
53
55
Salle polyvalente
40 50 43 30 50 50 50
Salle de restauration
40 50(2) 43 30 50 55
(1) : un isolement de 40 dB est admis en présence d’une ou plusieurs portes de communication (2) : à l’exception d’une cuisine communicant avec la salle de restauration Les internats relèvent d’une réglementation spécifique.
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5-3) Hôtels : JO du 28 mai 2003
Article 2: Pour les hôtels, 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.
Local de réception
Local d’émission
DnT,A
Salle de bain individuelle d’une autre chambre Circulation intérieure
50
Circulation intérieure 38 Bureau
Local de repos du personnel - Vestiaire fermé Hall de réception Salle de lecture
50
Chambre
Salle de réunion Atelier Bar - Commerce Cuisine Garage - Parking - Zone de livraison fermée Gymnase - Piscine intérieure Restaurant Sanitaire collectif Salle de TV Laverie Local poubelles
55
Casino - Salon de réception sans sonorisation Club de santé Salle de jeux
60
Discothèque - Salle de danse * Salle de bains
Chambre voisine - Salle de bains d’une autre chambre 45
Circulation intérieure 38 *: les exigences d’isolement sont celles définies dans l’arrêté du 15 décembre 1998 pris en application du décret n°98-1143 du 15 décembre 1998 relatif aux prescriptions applicables aux établissements ou locaux recevant du public et diffusant à titre habituel de la musique amplifiée, à l’exclusion des salles dont l’activité est réservée à l’enseignement de la musique et de la danse.
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5-4) Valeurs des temps de réverbération (établissements scolaires)
Article 6: Les valeurs des durées de réverbération, exprimées en seconde, 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, 1000, et 2000 Hz. Ces valeurs s'entendent pour des locaux normalement meublés et non occupés.
Locaux meublé non occupés
Durée de réverbération moyenne (en secondes)
dans les intervalles d'octave centrés sur 500, 1000 et 2000 Hz
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
0,4 ≤ Tr ≤ 0,8
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 m3, sauf atelier bruyant (3)
0,6 ≤ Tr ≤ 1,2
Salle de restauration
d’un volume > 250 m3
Tr ≤ 1,2
Salle polyvalente
d'un volume > 250 m3 (1)
0,6 ≤ Tr ≤ 1,2
et étude particulière obligatoire(2)
Autres locaux et circulations accessibles aux élèves d’un
volume > 250m3
Tr ≤ 0.15 V3
Salle de sports
Définie dans l'arrêté relatif à la limitation du bruit dans
les établissements de loisirs et de sports pris en application de l'article L.111-11-1 du Code de la
construction et de l'habitation
(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 (3) : cf. article 8
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5-5) Exemples de solutions acoustiques du CSTB Ces exemples validés par le CSTB n'ont pas de valeur réglementaire, et seules les mesures effectuées à posteriori permettent de vérifier la conformité de l'opération. Ce sont des propositions de réponses non obligatoires aux exigences de la réglementation acoustique. Les exemples sont divisés en :
- une partie traitant les produits et solutions et de leurs performances en terme de classe ESA 1, 2, 3…
- une partie traite l'application à une opération avec des solutions constructives globales : sans calculs, on peut concevoir un bâtiment qui répondra à priori à la réglementation dans la mesure où l'on met en œuvre des produits avec des performances minimales (ESA..) pour les différentes parties de l'ouvrage.
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6) Caractéristiques acoustiques de matériaux courants
6-1) Coefficients d'absorption αw.
6-2) Indices d'affaiblissement.
Voir les documents techniques des produits.
6-3) Attention aux doublages thermiques
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Bruits et législation 1) Les bruits de voisinage (décret N°95-408 du 18 avril 1995). On distingue les bruits de voisinage de ceux qui proviennent des infrastructures de transport et des véhicules qui y circulent, des aéronefs, des activités et installations particulières de la défense nationale et des installations classées pour la protection de l’environnement et des bruits perçus à l’intérieur des mines, des carrières, de leurs dépendances et des établissements mentionnés à l’article L.231-1 du code du travail. Le décret ne fixe pas de limite réelle à l’intensité du bruit mais parle d’un bruit particulier (d’un personne, d’une chose dont elle a la garde ou d’un animal), dans un lieu public ou privé, de nature à porter atteinte à la tranquillité du voisinage ou à la santé de l’homme par sa durée, sa répétition ou son intensité. La notion de gène est donc laissée à l’appréciation des forces de l’ordre appelée à intervenir à la suite d’une plainte. Pour certains appareils (tondeuses, tronçonneuses,...), les niveaux sonores à la fabrication sont limités (arrêté du 18 mars 2002) et les législations locales indiquent les heures d’utilisation autorisées. 2) Protection des travailleurs.
2-1) Références juridiques. Norme NF S 31.084 du 5 octobre 2002 sur le mesurage des niveaux d’exposition au bruit en milieu de
travail. Directive 2003/210/CE du 6 février 2003 qui introduit de nouvelles valeurs d’exposition au bruit. Directive 89/392/CEE du 14 juin 1989 (directive « machines »). Directive européenne 86/188/CEE du 12 mai 1986 (protection des travailleurs contre les risques dus à
l’exposition au bruit). Code du travail, articles R 232-8 et suivants, R 235-2-11 et R 233-84. Arrêté du 17 décembre 2003 portant agrément de personnes et d'organismes chargés du mesurage de
l'exposition au bruit en milieu de travail, JO du 14 janvier 2004. Arrêté modifié du 4 novembre 1993 relatif à la signalisation de sécurité et de santé au travail. Arrêté du 30 août 1990 relatif à la correction acoustique des locaux de travail, JO du 27 septembre
1990. Arrêté du 31 janvier 1989 portant recommandation et instructions techniques que doivent respecter
les médecins du travail assurant la surveillance médicale des travailleurs exposés au bruit. Arrêté du 22 avril 1988 relatif au mesurage du bruit et portant modalités de l'agrément des
organismes de contrôle du bruit. Lettre circulaire DRT no 93/25 du 19 novembre 1993 relative à l'application de l'article R. 235-2-11
du Code du travail, non parue au JO. Circulaire du 6 mai 1988 relative à l'application du décret no 88-405 du 21 avril 1988 relatif à la
protection des travailleurs contre le bruit, BOASE no 15870-88/11 du 6 juillet 1988. Selon que l’on se réfère au Code du Travail ou aux Directives Européennes, les seuils acoustiques à partir desquels doivent être initiées des actions de protection ne sont pas tout à fait les mêmes. Néanmoins, les mesures à prendre se rejoignent, avec des contraintes d’obligation plus marquées pour le Code du travail que pour les Directives Européennes.
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2-2) Prévention. Le bruit présente un risque pour la santé des travailleurs, notamment pour l'ouïe, à partir du moment où:
- C.T. : l'exposition sonore quotidienne atteint ou dépasse le niveau de 85 dB(A) ou le niveau de pression acoustique de crête atteint ou dépasse le niveau de 135 dB.
- D.E. : l'exposition sonore quotidienne atteint ou dépasse le niveau de 80 dB(A) ou le niveau de pression acoustique de crête atteint ou dépasse le niveau de 135 dB. L'exposition au bruit doit demeurer à un niveau compatible avec la santé des travailleurs, donc inférieur à ces seuils dans la mesure du possible. L'employeur est tenu de réduire le bruit au niveau le plus bas raisonnablement possible compte tenu de l'état des techniques. Il peut y parvenir par l’un des moyens suivants :
- traitement à la source du bruit (souvent les machines) par l’emploi de matériaux ou techniques nouvelles, ou en réalisant un encoffrement des machines,
- le traitement des locaux (réduction de la réverbération) efficace loin de la source sonore, - les écrans de cloisonnement (peu efficaces)
2-3) Bruits supérieurs au seuil.
Dans le cas de dépassements des seuils d’exposition quotidienne ou des seuils de pression de crête, les textes législatifs imposent un certain nombre de mesures résumées dans les tableaux suivants.
Code du travail, articles R 232-8 et suivants, R 235-2-11 et R 233-84 valeurs d'exposition inférieures déclenchant l'action: LEX,8h = 80 dB(A) et ρcrête = 112 Pa (135 dB)
- identification des travailleurs exposés - mesurages par organismes agréés - mise à disposition de protecteurs individuels - information et formation des travailleurs - visite médicale obligatoire et délivrance d’une fiche d’aptitude + surveillance médicale et transmission des résultats (non nominatif) au CHSCT et à l’inspection du travail
valeurs d'exposition supérieures déclenchant l'action: LEX,8h = 90 dB(A) et ρcrête = 200 Pa (140dB)
Idem + - signalisation des espaces (si risque : réglementation des accès) - programmes de mesures techniques et/ou organisationnelles pour réduire le bruit
Directive 2003/210/CE du 6 février 2003
valeurs d'exposition inférieures déclenchant l'action: LEX,8h = 80 dB(A) et ρcrête = 112 Pa (135 dB)
- information et formation des travailleurs - possibilité d’examens audiométriques - mise à disposition de protecteurs individuels
valeurs d'exposition supérieures déclenchant l'action: LEX,8h = 85 dB(A) et ρcrête = 140 Pa (137 dB)
Idem + - droit à un contrôle médical - protecteurs individuels obligatoires
valeurs limites d'exposition: LEX,8h = 87 dB(A) et ρcrête = 200 Pa (140dB)
- mal défini, se reporter au code du travail
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3) Les bruits d’infrastructures. 3-1) Bruits routiers.
Les infrastructures de transports terrestres au voisinage des constructions sont classées en différentes catégories. Ce classement des voies est donné par un arrêté préfectoral (décret n°95-21 du 9 janvier 1995). Pour la caractérisation des besoins d’isolation du bâtiment, il s’agit de repérer les infrastructures susceptibles d’être prises en compte en particulier les infrastructures de catégories 1, 2 et 3 qui ne bordent pas l’opération. Cette information est disponible en mairie ou en DDE. Cette tâche s’effectue sur un plan de situation 1/10 000ème.
Note : le report dans les POS des arrêtés préfectoraux de classement en catégorie 1 (autoroutes,..) à 5 (voies à vitesse limitée,..) des infrastructures est obligatoire, mais il peut exister un délai dans la mise à jour des pièces annexes : il est conseillé en cas d'absence de report de ce classement dans les documents du PLU (ou POS) de revenir à la source juridique qu'est l'arrêté préfectoral.
3-2) Bruits ferroviaires. Le bruit ferroviaire est émis principalement à l’interface entre le matériel roulant et l’infrastructure, c’est le bruit de roulement et surtout de freinage qu’il faut envisager. Les niveaux maximaux admissibles pour les indicateurs de gêne due au bruit d'une infrastructure ferroviaire nouvelle sont fixés aux valeurs suivantes :
Usage et Nature des locaux If, jour If, nuit
Établissements de santé, de soins et d'action sociale 60dB(A)(1) 55 dB(A)
Établissements d'enseignement (à l'exclusion des ateliers bruyants et des locaux sportifs)
60 dB(A)
Logements en zone d'ambiance sonore préexistante modérée 60 dB(A) 55 dB(A)
Autres logements…… 65 dB(A) 60 dB(A)
Locaux à usage de bureaux en zone d'ambiance sonore préexistante modérée…
65 dB(A)
(1) Pour les salles de soins et les salles réservées au séjour de malades, cette valeur est abaissée à 57 db(A)
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Les indicateurs de gêne ferroviaire sont définis par : If,jour = LAeq (6 h-22 h) – 3 dB(A), If,nuit = LAeq (22 h-6 h) – 3 dB(A), où LAeq (6 h-22 h) et LAeq (22 h-6 h) correspondent à la contribution sonore de l'infrastructure considérée, et – 3 dB(A) est un terme correcteur traduisant les caractéristiques du bruit des transports ferroviaires et qui permet d'établir une équivalence avec la gêne due au bruit routier. Une zone est dite d'ambiance sonore modérée si le niveau de bruit ambiant existant avant la construction de la voie nouvelle, à deux mètres en avant des façades des bâtiments, est tel que LAeq (6 h-22 h) est inférieur à 65 dB(A) et LAeq (22 h-6 h) est inférieur à 60 dB(A). Dans le cas où une zone respecte le critère d'ambiance sonore modérée seulement pour la période nocturne, c'est la valeur maximale de 55 dB(A) qui s'applique pour cette période.
3-3) Bruits aéronautiques. Pour permettre de localiser les riverains susceptibles de bénéficier d’une aide financière autour des aérodromes concernés ont été établis des plans de gêne sonore (PGS). Selon le décret 94.236 du 18 mars 1994, modifié par le décret 97-607 du 31 mai 1997, les plans de gêne sonore sont établis de la manière suivante : Le plan de gêne sonore comporte trois zones délimitées par des courbes correspondant à des indices sonores calculés comme indiqué à l’article R. 147.1 du code de l’urbanisme. Ces zones sont établies sur la base du trafic estimé, des procédures de circulation aérienne applicables et des infrastructures qui seront en service dans l’année suivant la date de publication de l’arrêté approuvant le plan de gêne. Le plan d'exposition au bruit (PEB), qui comprend un rapport de présentation et des documents graphiques, définit, à partir des prévisions de développement de l'activité aérienne, de l'extension prévisible des infrastructures et des procédures de circulation aérienne, des zones diversement exposées au bruit engendré par les aéronefs. Il les classe en zones de bruit fort, dites A et B, et zones de bruit modéré, dite C. Une zone D est aussi définie pour les principaux aéroports. Ces zones sont définies en fonction des valeurs d'indices évaluant la gêne due au bruit des aéronefs fixées par décret en Conseil d'Etat. Contrairement aux PGS, les PEB n'ont pas pour objet la mise en oeuvre d'un dispositif d'aide aux riverains, mais d'interdire ou de limiter l'urbanisation dans les zones de bruit ainsi délimitées. Le PEB est établi suivant un trafic à 10 ans (ou 15 ans), tandis que le PGS correspond au trafic de l'année à venir et donc à la gène effective actuelle. PEG Marseille
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Baies vitrées 1) Identification des fuites acoustiques au travers d’une paroi. L‘indice d’affaiblissement acoustique est défini à partir des affaiblissements acoustique des différents composants de la façade. Il s’agit des parois opaques (murs, allèges) et parois vitrées, entrées d’air, coffres de volets roulants.
Pour les parois opaques l’affaiblissement acoustique dépend essentiellement de la masse de la paroi (Loi de masse). Il est généralement beaucoup plus important que celui des fenêtres. CONCLUSION : La transmission dominante est celle qui se produit par la fenêtre, en particulier au droit des joints :
- Vitrage/menuiserie (surtout pour les hautes fréquences) - Dormant/Ouvrant (Les joints de frappe et d’étanchéité doivent être comprimés,les systèmes
coulissants sont donc généralement moins performants) - Dormant/Gros-Oeuvre (Le bourrage par des mousses isolantes rigide de type polyuréthane
est néfaste, préférer des isolants souples ou du mortier) 2) Produits verriers.
L’isolement acoustique est principalement lié au rapport des surfaces opaques / surfaces fenêtre et de la qualité des éléments vitrés, menuiseries et des équipements de la baie.
RdC
R+1
Extérieur Pour les façades dites légères (façades rideau) les transmissions latérales des bruits intérieurs peuvent être de plus favorisées au niveau des nez de planchers. Les parois légères peuvent de plus engendrer un phénomène de résonance qui amplifie la transmission du bruit.
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Le verre représente la plus grande surface de transmission du bruit pour les baies (si on double la surface de la fenêtre, les pertes d’isolement sont d’environ 3dB sur la paroi), mais si la qualité du vitrage est un critère essentiel, la qualité de la menuiserie doit être au niveau de celle du vitrage (c’est le point le plus faible qui détermine le niveau général de l’isolation acoustique, pour les petits châssis la qualité de la menuiserie et des joints est plus importante que celle du vitrage).
2-1) Comportement des produits verriers.
2-2) Vitrage simple. Les performances augmentent avec l’épaisseur du verre. Elles présentent cependant une faiblesse autour de la fréquence critique du vitrage (celle-ci se trouve plutôt dans les hautes fréquences et baisse quand l’épaisseur augmente). Le PPMA (polymétacrylate) ou le PC (polycarbonate), par contre, ne sont pas très performants.
2-3) Vitrage feuilleté. Le verre feuilleté PVB (polyvinyl-bytural) présente de bonnes performances acoustiques contre les hautes fréquences, mais n’apporte pas d’amélioration en basses fréquences (trafic routier lent). Préférez un double vitrage avec PVB amélioré.
Les châssis dits « aéroport » contiennent généralement deux verres feuilletés et une large lame d’air de ± 20mm.
2-4) Vitrage feuilleté acoustique.
Les effets sont particulièrement perceptibles pour Rw +c moins pour Rw + Ctr Les verres feuilletés à intercalaire en résine coulée Il s'agit d'une couche de résine de 1,0 à 2,0 mm polymérisée entre deux feuilles de verre
Glace claire 10 mm
Masse 25kg/m²
Double vitrage symétrique 5-10-5
Masse 25kg/m²
Double vitrage asymétrique 6-10-4
Masse 25kg/m²
Qualité de l’indice d’affaiblissement acoustique
Feuilleté acoustique 11 mm
Masse 25kg/m²
Très Bonne Très Moyenne
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L'épaisseur de la résine influence directement le niveau d'isolation acoustique. Un vitrage composé de deux verre de 5 mm et d'une couche de résine coulée de 1,5 mm est dénommé : 55.1,5 RC
Ce ne sont pas des vitrages dits « de sécurité », mais ils peuvent être utilisés en toiture. Les verres feuilletés à intercalaire en PVB amélioré (PVBa ) : Le PVBa est un type de film PVB qui a été conçu pour se rapprocher des caractéristiques acoustiques des verres feuilletés avec résine, tout en conservant le niveau de performances de sécurité et de résistance à l'effraction des PVB classiques. Nota : Une paroi étant un solide flexible, elle possède donc une fréquence propre de vibration. Si un son est émis à cette fréquence, il se produit alors un phénomène de résonance. Les vibrations de la paroi sont amplifiées et celle-ci perd donc sa « résistance » à la transmission du son. La fréquence du son émis qui correspond à la fréquence de résonance de la paroi est appelée fréquence critique
Pour les vitrages feuilletés acoustique, l’intercalaire agit comme un amortisseur, L’isolation acoustique est améliorée par le fonctionnement Masse–Ressort-Masse du système.
2-5) Double vitrage. On évite le phénomène de mise en résonance en utilisant un vitrage asymétrique. Les performances sont d’autant meilleures que les verres sont épais et que la lame d’air est large. Exemples : 8-12-5 ou 10-12-8. Elles sont améliorées si l’un des verres est un verre feuilleté (ou les deux).
2-6) Tableau et courbes comparatifs.
Type de vitrages Rw+C (dB) Rw+Ctr(dB) Double vitrage standard avec lame d’air 4/12/4 28 25 Simple vitrage 4 27 26 Simple vitrage 6 29 28 Double vitrage dissymétrique avec lame d’air 6/15/4 33 31 Double vitrage dissymétrique avec lame d’air 4/10/10 37 33 Simple vitrage feuilleté (2 PVB) 44.2 34 32 Double vitrage feuilleté avec PVB ordinaire 6/12/44.2 36 33 Double vitrage feuilleté avec PVBa amélioré 6/12/44.2 38 35 Double vitrage feuilleté avec PVBa amélioré 12/20/44.2 43 40 Double vitrage feuilleté à résine coulée (44.1,5RC/20argon/55.1,5RC) 47 42
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Classement ACOTHERM Fenêtres, portes fenêtres, coffres de volets roulants et baies vitrées en bois ou PVC AC Acoustique AC1 correspond à un indice d’affaiblissement de ≥ 28 dB AC2 correspond à un indice d’affaiblissement de ≥ 33 dB AC3 correspond à un indice d’affaiblissement de ≥ 38 dB AC4 correspond à un indice d’affaiblissement de ≥ 43 dB
Le vitrage simple de 4mm présente une bonne isolation acoustique, en particulier en médium et grave avec un défaut ponctuel (résonance) vers 3150 Hz. Le verre de 8 mm suit le même comportement (le pic de résonance s’est déplacé vers 1600 Hz) Le vitrage 4-12-4 symétrique présente deux défauts d’isolement (2 pics de résonance à 3150 et 250 Hz) Le vitrage feuilleté à résine acoustique supprime le défaut de résonance (amortissement du son par la résine).
La comparaison entre le montage 4-12-4 symétrique et 8-12-4 asymétrique est nette. Les pics de résonance sont lissés, la masse de la glace extérieure augmente l’isolation de l’ensemble. L’influence de la lame d’hexafluorure de soufre par rapport à la lame d’air est significative dans les médiums et aigus, elle est préjudiciable pour les graves (trafic routier). Les doubles vitrages avec SF6 sont donc à déconseiller et sont, de toute façon, appelés à disparaître.
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3) Performances des fenêtres.
3-1) Le Label ACOTHERM. Il s’applique aux fenêtres, portes-fenêtres, coffres de volets roulant et baies vitrées en bois et PVC. Leurs qualités acoustiques et thermiques font l’objet d’une certification commune. Le classement est géré par : - le CTBA pour les fenêtres en bois - le CSTB pour les fenêtres en PVC ou métalliques AC1 = R(Atr) est compris entre 28 dB(A) et 33 dB(A) AC2 = R(Atr) est compris entre 33 dB(A) et 36 dB(A) AC3 = R(Atr) est compris entre 36 dB(A) et 40 dB(A) AC4 = R(Atr) est ≥ 40 dB Suivant les fréquences des ondes mesurées, on obtient différents coefficients R : R(Atr), RA, Rw dont les valeurs varient sensiblement car un produit n’a pas la même efficacité sur l’ensemble des fréquences. Le coefficient R(Atr), correspondant aux bruits «routiers», est le seul pris en compte par les organismes certificateurs comme le CSTB et sert de base à l’attribution des classements du label Acotherm. Nota : Critères de classement thermique Th
Classement de 1 à 6 + classement AEV (les fenêtres admises ont un classement minimum A2 et E2) déterminé par un coefficient de transmission surfacique U moyen jour-nuit en W/m².K. Le vitrage doit présenter une résistance thermique en partie courante ≥ 0,11 W/m².K.
3-2) Classement CEKAL. Le classement concerne la caractérisation des qualités thermique renforcée et acoustique renforcée d’un vitrage isolant. Critère de classement TR : thermique renforcée, s’applique aux vitrages ayant un coefficient U < 2 W/m².K AR : Acoustique renforcée
Classe acoustique RA,tr
Somme des épaisseurs en mm de chaque verre monolithique constituant les deux faces du vitrage
isolant
Différence d'épaisseur en mm entre la somme des épaisseurs de chaque verre monolithique constituant chacune des faces du vitrage
isolant AR1 25 dB(A) ≤ RA,tr 8 ≤ épaisseur totale des verres < 10 0
AR2 28 dB(A) ≤ RA,tr 10 mm ≤ épaisseur totale des verres ≥ 2 mm
AR3 30 dB(A) ≤ RA,tr 14 mm ≤ épaisseur totale des verres ≥ 4 mm
AR4 33 dB(A) ≤ RA,tr 18 mm ≤ épaisseur totale des verres ≥ 2 mm
AR5 35 dB(A) ≤ RA,tr Vitrages isolants de composition spéciale
AR6 37 dB(A) ≤ RA,tr
4) Classement au bruit d’une baie. La détermination des classes BR1, BR2, BR3 s’effectue à partir du classement en catégorie des infrastructures de transports terrestres au voisinage de la construction. Ce classement des voies est donné par un arrêté préfectoral (décret n°95-21 du 9 janvier 1995).
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La détermination du classement BR s’effectue baie par baie en appliquant l'annexe 2 de l’arrêté RT2000 en fonction de la distance "d" entre la façade étudiée et l'infrastructure, de la vue d'une infrastructure depuis une baie et de la présence d’un obstacle.
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Il vient alors :
La classe d’exposition BR3 correspond à l’obligation d’un renforcement de l’isolement acoustique au delà des 30 dB de la réglementation acoustique. La classe d’exposition BR2 correspond à des niveaux d’exposition plus faibles spécifiques de la RT2000 qui ne nécessitent pas le renforcement de l’isolement acoustique mais qui conduisent pour les chambres à une contrainte thermique d’été liée à l’absence de ventilation nocturne de ce type de local. La classe d’exposition BR1 correspond à une faible exposition. Toutefois par convention une baie est classée en BR1 dans les cas suivants :
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1) aucun classement des infrastructures au voisinage de la construction par arrêté préfectoral au sens du décret N° 95-21 du 9 janvier 1995 ;
2) baies de bâtiment ou partie de bâtiment à usage autre que d’habitation, à l’exception des locaux de sommeil (hôtellerie, hébergement, …) ;
3) baies de bâtiment ou partie de bâtiment à usage d’habitation de classe BR2, à l’exception des locaux de sommeil (chambres). Dans le cas d’un studio, les baies de la pièce principale classées BR2, ne peuvent pas être déclassées en BR1.
Nota : le certificat d’urbanisme qui pourrait être délivré au propriétaire du terrain qui en fait la demande informe sur l’existence d’une contrainte d’isolement acoustique au sens de la loi sur le bruit sur une partie au moins du terrain, mais ne préjuge pas de l’existence d’une contrainte thermique d’été indirectement due au bruit d’une infrastructure de transport. Nota 2 : le classement BR permet aussi, dans le cade de la RT2005, de définir le facteur solaire maximal du vitrage à mettre en œuvre. 5) Prise en compte des entrées d'air et coffres de VR dans les menuiseries.
Indice d'affaiblissement acoustique d'une fenêtre munie d'une entrée d'air ou d'un coffre de VR : On est dans le cas du §2-4 d'une paroi composée (fenêtre + accessoire) :
Rfen = 10log⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
+−
−−10
1010 1010.
DneRfen
fen
fen
S
S en dB
Où Dne caractérise la performance de l'entrée d'air ou du coffre de VR Pour ne pas dégrader la performance de la fenêtre, Dne doit être supérieur d'environ 6 dB. A noter que pour un bloc baie, les résultats d'essai indiquent directement les résultats de la fenêtre équipée avec son VR.
isolement normalisé d'une façade complète :
Dans la formule DnT,A,tr = RA,tr + 10.log S
V32.0 - 5 en dB
de la page précédente, RA,tr est l'indice d'affaiblissement de la façade composée des parties pleines, des menuiseries et de leurs accessoires.
