L’acoustique pour l’architecte …

Le bruit que nous entendons est mesuré en décibel.On parle du « niveau sonore d’une ambiance ».

1° Un rappel de quelques notions de base…

Le bruit que nous entendons est un mélange de sons de fréquences diverses.Pour le décrire, on mesure le « spectre sonore », en dB par bande de 1/3 d’octave.

dB

Par exemple, l’octave centrée sur 500 Hz reprend tous les sons de 354 à 707 Hz.Elle se décompose en trois 1/3 d’octaves centrées sur 400, 500 et 630 Hz.Le « la » du diapason est un son pur d’une fréquence de 440 Hz.

Un moteur produit des vibrations de basse fréquence.

Le cri strident d’une jeune fille est un son de haute fréquence !

Addition de 2 sources sonores :

60 dB + 45 dB = 60,2 dB

60 dB + 54 dB = 61 dB

60 dB + 60 dB = 63 dB

Les courbes rouges sont des courbes d’égale perception par notre oreille.L’oreille entend donc moins bien les basses fréquences...

… donc les niveaux de qualité sonore intérieure en tiennent compte : ce sont les courbes de NR (Noise Rating)

Exemple : le spectre sonore de l’équipement mesuré est du niveau NR 66

NR 20 Conditions excellentes d'écoute, salles de concerts, studios d'enregistrement

NR 25 Très bonnes conditions d'écoute, auditoires, théâtres, églises, salles de conférence

NR 20 - 30 Condition de séjour, de repos, de sommeil,maisons d'habitation, hôtels, appartements

NR 30 - 35 Bonnes conditions d'écoute, bureaux de direction, salles de classe, bibliothèques

NR 35 - 40 Conditions d'écoute normales, grands bureaux, restaurants calmes, commerces

NR 40 - 45 Conditions d'écoute modéréeslaboratoires, restaurants, bureaux de dessin

NR 45 - 55 Conditions de travail acceptables avec un minimum de compréhension de la parole

NR 50 - 70 Usines, atelier

Exemple : lorsque l’architecte commandera un climatiseur pour un bureau,il imposera NR 35 dans le cahier des charges…

… et le vérifiera par mesure dans le bureau à 1 mètre de l’appareil.

Le niveau sonore recherché peut être défini :

                     

                         

On distingue deux sources de bruit dans le bâtiment :

                    

 

                               

 

Le bruit aérien :

Le bruit d’impact :

2° Une conception acoustique de qualité ?

1° - par une bonne organisation des espaces

2° - par une isolation correcte des parois

3° - par une réverbération optimale des parois intérieures

1- l'emplacement des équipements :

Exemple 1 : un groupe frigorifique en terrasse sera placé au dessus des circulations communes plutôt qu'au dessus d'une pièce principale.

Une bonne organisation des espaces

2 - l'emplacement des locaux :

Exemple 1 : une chambre ne doit pas être placée à côté d’une cage d’escalier,encore moins d’une cage d’ascenseur ! (paroi de catégorie « I »… voir ci-après)

Une bonne organisation des espaces

Exemple 2 : L’emplacement des salles de bains sera tel que les gaines de ventilation, descentes d'eau et alimentations ne sont pas en contact direct avec les pièces principales du logement :

Ex 1 : les deux pièces sont séparées par des placards

Ex 2 : les deux pièces sont séparées par une penderie, …et par 3 portes.

3 - La création de sas acoustiques :

Ex 3 : les bruits de la salle de bains sont affaiblis par les espaces de rangement.

On sera attentif à ce que au moins 2 portes séparent une chambre d'un séjour (souvent oublié lorsque les chambres à l'étage sont distribuées par un escalier donnant directement sur le séjour…)

4 – La présence de portes

Diviser en deux la paroi séparative procure un gain d'isolement aux bruits aériens de 3 dB

5 - La limitation du contact entre locaux sensibles

6 – Le traitement des faux-plafond

Prolonger verticalement la cloison par une barrière acoustique dans le faux-plafond.

Une isolation correcte des parois

- La paroi doit être lourde.

- A masse totale égale, il vaut mieux une paroi « double ».

Affaiblissement acoustique d'un simple vitrage

15

20

25

30

35

40

45

50

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

2000

2500

3150

4000

5000

f [Hz]

R [

dB

]

vitrage simple 4mm

Loi des fréquences : augmentation du frein acoustique de 4 dB/octaveLes hautes fréquences sont mieux arrêtées… mais chute à la fréquence critique de la paroi…

Affaiblissement acoustique d'un simple vitrage

15

20

25

30

35

40

45

50

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

2000

2500

3150

4000

5000

f [Hz]

R [

dB

]

vitrage simple 4mm vitrage simple 8mm

Loi des masses : augmentation du frein de 4 dB par doublement de la masse … et déplacement de la fréquence critique …

I ba

III ba

III ba

Vcb

VdVd

Vd

Vba

Vcb

Vaa

Vba

Vdc

III ba

II ba

IVba

IVba

IVba

III ba III b

a

IVbaII b

aIII ba

II ba

III ba

IMMEUBLE D'HABITATION 1) Locaux d'un logement A

Chambre à

coucher

Living Salle àmanger

Cuisine Salle dejeu

Salle debainWC

Locaux d'un logement B

Cage d'escalier, trémie d'ascenseur

Façades et Cat. 255 dB(A) < Leq 65 dB(A)

pignons Cat. 365 dB(A) < Leq 75B(A)

Cat. 4 Leq > 75 dB(A)

Parois Salle de bain, WC

intérieures du

Salle de jeu

logement A Cuisine

Living,Salle à manger

Chambre à coucher

II ba II b

a II ba II b

a

II ba III b

a III ba

VdcVd

cVdc

VdcVd

c Vdc

II ba

Les exigences de qualité des parois dans la norme belge…

COMPARAISON ENTRE LES CATEGORIES BELGES ET LES INDICES UNIQUES EUROPEENNES POUR LES BRUITS AERIENS

Catégories de la NBN S 01-400

Rw selon Impression subjective dans le local adjacent

(en laboratoire) EN ISO 717-1  

        

I a 62 dB Radio fort est inaudible

I b 57 dB Radio normal est inaudible

II a 54 dB Radio normal est audible

II b 49 dB Conversation forte pouvant être à peine comprise

III a 45 dB Conversation normale pouvant être à peine comprise

III b 40 dB Conversation normale facilement compréhensible

IV a 35 dBMême lorsque l'on parle tout bas, on peut encore comprendre

IV b 30 dB On entend tous les détails

Ces classes de paroi correspondent à des niveaux de frein acoustique.

Indice pondéré Rw d'un simple vitrage

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

100

152

160

200

250

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

2000

2500

3150

4000

5000

f [Hz]

R [

dB

]

vitrage simple 4mm courbe de référence Série1

Indice Rw de la paroi ?

Un simple vitrage présente un indice Rw = 32 dB (= valeur à 500 Hz)

IMMEUBLE D'HABITATION Locaux d'un logement A

Chambre àcoucher

Living,Salle àmanger

Cuisine Salle dejeu

Salle debain, WC

Locaux d'un logement B 52 / 47 52 / 47 52 / 47 52 / 47 52 / 47

Cage d'escalier, trémie d'ascenseur 59 / 54 52 / 47 44 / 39 44 / 39 44 / 39

Façades et pignons

Cat. 2 (55 dB(A) < Leq < 65dB(A))

36 / 31 31 / 26 26 / - 26 / - 26 / -

Cat. 3 (65 dB(A) < Leq < 75B(A))

41 / 36 36 / 31 31 / 26 31 / 26 31 / 26

Cat. 4 ( Leq > 75 dB(A)) 41 / 41 41 / 36 31 / 26 31 / 26 31 / 26

Paroisintérieures dulogement A

Salle de bain, WC 44 / 39 52 / 47 35 / 30 35 / 30 35 / 30

Salle de jeu 44 / 39 44 / 39 35 / 30

Cuisine 52 / 47 44 / 39

Living, Salle à manger 52 / 47

Chambre à coucher 44 / 39

On peut donc convertir le tableau de la norme belge en Rw équivalents.

PAROIS SIMPLESblocs plâtre 7 cm10 cmBlocs béton cellulaire (enduit)9 cm14 cm19 cmBriques perforées14 cmBriques19 cmBlocs béton lourd9 cm19 cm

PAROIS DOUBLESPlâtre7-2-88-6-810-6-8 avec laineBéton cellulaire14-5-914-5-9 avec laineMaçonnerie14-5-9 avec laine

kg/m²

70100

80120150

220

340

230460

130160180

170175

400

NBN S01-400

IVbIIIb

IVaIVaIIIa

IIIa

IIb

IIIbIIb

IIIbIIIaIIb

IIIaIIb

IIb

Par exemple entre 2 appartements

Principe de la paroi double

La désolidarisation génère la qualité du frein acoustique.

Affaiblissement des doubles vitrages standards

15

20

25

30

35

40

45

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

2000

2500

3150

4000

5000

f [Hz]

R [

dB

]

vitrage simple 4mm vitrage double 4-12-4

Même épaisseur, d’où les fréquences critiques se superposent…De plus, une nouvelle fréquence de résonnance apparaît : celle de la loi « masse-ressort-masse »

Affaiblissement des doubles vitrages acoustiques

15

20

25

30

35

40

45

50

55

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1000

1250

1600

2000

2500

3150

4000

5000

f [Hz]

R [

dB]

vitrage simple 4mm vitrage double 8-12-4

Les fréquences critiques se compensent, la fréquence de résonance diminue,Le frein de la paroi double croît de 6 dB/octave.

Exemple d’une cloison efficace : double fixation indépendante.

Une ossature indépendante est meilleure que le collage d’une deuxième paroi.

De même, pour doubler une paroi existante :

Ici encore, la désolidarisation est plus importante que la masse.

A noter tout l’impact d’une fente dans une paroi.(le bruit est une mise en vibration de l’air...)

Passage par les parois latérales

Tout se complique encore : le bruit peut passer par des voies latérales…

Exemple : passage par le plancher entre appartements

Le son aérien et les bruits d’impacts sont transmis par les planchers.

Si présence d’un béton commun porteur, mettre une chape flottante :une couche de matériau résilient est placée entre chape et dalle.

Et la maison « bois »… ?

Rw = 51 dB Rw = 59 dB

Rw = 25 dB Rw = 39 dB

Une réverbération optimale des parois intérieures :

c’est la correction acoustique des ambiances

La correction acoustique : c’est l’adaptation de la durée de réverbérationà l’usage du local.

durée de réverbération = « temps que met le son pour mourir » = pour diminuer de 60 dB

Le coefficient d'absorption (à 1000 Hz) du marbre est de 0,01.Ce matériau est donc très réverbérant.

Les matériaux fibreux absorbent bien, surtout les hautes fréquences,Le local est dit « sourd », seul le son direct est perçu.

Dans cette salle d’audience, les parois sont traitéespour que le temps de réverbération soit inférieur à 1 seconde.

Il faut au moins traiter 3 faces adjacentesd’une salle parallélépipédique.

Mettre des éléments en saillie pour rompre la réflexion entre parois

Le son réfléchi risque d’arriver plus de 0,05 sec. après le son direct : il ya aura un écho.

Le chemin réfléchi est diminué (plafond) ou absorbé (fond de la salle).

Absorbant

« Je rêvais d’une maison à la campagne, près de Gosselies… »