Aacoustique Dans Les Batiments

7/26/2019 Aacoustique Dans Les Batiments

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Bruxelles Environnement

Formation 2013

Btiment DurableACOUSTIQUE

INDICE DAFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE DES MATRIAUXSophie MERSCH, Ir arch.

CENTRE URBAIN

25 avril 2013

Formation mise en uvre par le Centre Urbain


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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux

Objectifs et plan de lexpos

Les indicateurs acoustiques,

La mesure de lindice daffaiblissement acoustique,

La loi de masse et la loi de la frquence,

Leffet masse-ressort-masse.

Indice daffaiblissement acoustique


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3


Indicateurs acoustiques

Caractrisation du bruitL niveau de pression acoustique (en dB) - p.ex: LAinstall,nT

Caractrisation de labsorption acoustique coefficient dabsoption

Caractrisation de lisolation acoustique(indices valeurs valeurs uniques (w), en dB)

Bruits de choc Bruits arien

Mesures in situ LnT,wniveau de pression du bruit dechoc standardis mesur in situ

DnT,wisolementacoustique standardismesur in situ entre deux locaux

donne le niveau de bruit rsultantdu ct infrieur du sol

donne la diminution du bruit mesure

Mesures enlaboratoire Ln,wniveau de pression du bruit dechoc mesur en labo

RwIndice daffaiblissementacoustiquemesur en labo

donne le niveau de bruit rsultantdu ct infrieur du sol

caractrise laptitude dun matriau oudune paroi attnuer la transmissiondirecte du bruit


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4


LIndice daffaiblissement acoustique

transmise

incidente

E

EdBR lg10)( =

ACOUSTIQUEDU BTIMENT

4

Energieincidente

EnergietransmiseEnergierflchie

Energieabsorbe

= rsistance de 1 m

dun lment de construction contre le passage du bruit

20 dB = rapport E de 100

40 dB = rapport de 10.000

60 dB = rapport de 1.000.000

Caractrisation acoustique des matriaux


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5


5

Mesure en laboratoire de lindice daffaiblissement acoustique aux bruits ariens



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6



6

Montage de llment


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7



7

Montage de llment tester en laboratoire

Caractristique principale des cellules dessai : transmissions latrales extrmement faibles

missionrception

Mesure imprativement en laboratoirevoie directe


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8


Types dlments tests en laboratoire


8

Elments tests en laboratoire et caractriss par

lindice daffaiblissement R :Murs, parois intrieures, faades, planchers,plafonds, toitures, crans autoroutiers, fentres,vitrages, portes...


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9



9

Montage de llment tester en laboratoire

Pour les petits lments : baie adapte


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10



10

Mesure de lindice daffaiblissement acoustique

0

20

40

60

80

100

120

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Frquence (Hz)

Niveau

(dB)

Principe de dtermination de lindice daffaiblissement R en laboratoire.

Source de bruit utilise : le bruit rose - mme nergie par bandes de frquence


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11



11

Mesure de lindice daffaiblissement acoustique

On mesure : le niveau dmission L1 (bruit rose +/- 100 dB ), par 1/3 doctave,

le niveau de rception L2, par 1/3 doctave,

le temps de rverbration de la salle de rception T, par 1/3 dotave,

la surface de llment test S et le volume de la salle de rception V.

A partir de ces valeurs, on calcule R par :

R nest donc pas une valeur uniquemais bien une valeur par 1/3 doctave:

On a ainsi le spectre des valeurs de R 100, 125, 160... 5000 Hz.

Principe de dtermination de lindice daffaiblissement Rwen laboratoire.

A

SLLR lg1021 +=

T

VA 161.0=


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12

Mesure de lindice daffaiblissement acoustique : valeur unique Rw

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150

Frquence (Hz)

R(

dB

)

Procdure normalise par

ISO 717-1

Valeur unique Rw


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13



1

Termes dadaptation C et Ctr

Importance du type de source

40

45

50

55

60

65

70

75

80

20

31,

5

50

80

125

200

315

500

800

1250

2000

3150

5000

8000

frq. (Hz)

dB

Dominancehautes frquences

Niveau sonoreglobal

Analyse spectrale

Dominancebasses frquences


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14


Termes dadaptation C et Ctr


14

Bruits frquencesdominantes moyennes et

hautes

Bruits frquencesdominantes basses

Rw+ C Rw+ Ctr

Activits humaines (parole,radio, tlvision)

jeux denfants Discothque

trafic autoroutier rapide (>80km/h)

trafic routier lent (urbain)

trafic ferroviaire vitessemoyenne ou leve

trafic ferroviaire bassevitesse

avions raction courtedistance

avions raction grande distance

avions hlices bruit de lindustrie avecfrquences principalementmediums et aigus

bruit de lindustrie avecfrquences principalementgraves

EN ISO 717Valeur unique et

termes dadaptation C et Ctr


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15



15

Mesure de lindice daffaiblissement acoustique : valeur unique Rw

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150

Frquence (Hz)

R(

dB)

Spectre de R ramen ainsi une valeur

unique Rwcorrige de deux termes

Rw(C,Ctr) = 30 (-2;-3) dB

Module : voir www.normes.be

Valeur unique Rw


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16


Isolement acoustique Indice daffaiblissement


16

Les valeurs R mesures enlaboratoire ne peuvent donc pastre utilises directement sur sitemodles de calcul !

Attention car les deux grandeurssexpriment en dB !

In situ : Rw

Labo : Rw

XDnT,w(DnT,w< Rw)

missionrception

missionrception

2. Transmissions indirectes(ou latrales)

1. Transmission directe


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17


Lindice daffaiblissement acoustique

transmise

incidente

E

EdBR lg10)( =


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Energieincidente

EnergietransmiseEnergierflchie

Energieabsorbe

= rsistance de 1 mdun lment de construction contre le passage du bruit

20 dB = rapport E de 100

40 dB = rapport de 10.000

60 dB = rapport de 1.000.000



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18


181. Cloisons massives (ou simples) : blocsde pltre, de bton, bton cellulaire,terre cuite, bton coul

2. Cloisons ossature (ou doubles): ossaturebois, mtal, plaques de bois ou pltreenrob de carton

En isolation acoustique au bruit arien, deux grandes familles de parois :

Lindice daffaiblissement acoustique


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19



19

La loi de masse : lindice daffaiblissement dune paroi simple augmente avec sa masse

Lindice daffaiblissement dune paroi massive


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20


( )fmfctdBR 2..)( =

)lg(20 mf

20


ZONE C :

Lisolement est dtermin parla masseet la frquence

Variation selon

R augmente de 6 dB pardoublement de la frquence= loi de la frquence

En pratique, pente de 4 6 dB/oct.

Zone C souvent compriseentre 100 Hz et 3000 Hz

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

50 6380

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

10

00

12

50

16

00

20

00

25

00

31

50

40

00

50

00

63

00

80

00

100

00

Frquence (Hz)

R(

dB)

A B C

La courbe disolement prsente 5 zones :

Indice daffaiblissement en fonction de la frquence


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21


ZONE D :

Lisolement prsente une chute lafrquence critique (fc) qui est fonctiondu type de matriau, de son paisseuret de sa rigidit la flexion.

Plus la paroi est rigide, plus fcest basse, et plus la profondeurdu puits est importante

Si la frquence critique est dans unezone o loreille est sensible, la chutede lisolation est fortement ressentie.

Attention aux matriaux o100 Hz < fc< 3000 Hz !

R(

dB)

A B C


0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

50 6380

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

10

00

12

50

16

00

20

00

25

00

31

50

40

00

50

00

63

00

80

00

100

00

Frquence (Hz)

A B C D

La courbe disolement prsente 5 zones :


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22


Rw rel < Rw si la masse seule

de la paroi agissait.Ne pas se baser sur la loi demasse exprimentale seule

R(dB)

A B C


0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

50 6380

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

10

00

12

50

16

00

20

00

25

00

31

50

40

00

50

00

63

00

80

00

100

00

Frquence (Hz)

A B C D


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23


fc =

c2

1.9hc1


Tableau des frquences critiques

Frquence critique pour diffrents matriaux

Avec :

fc : frquence critique du matriau (Hz),

c : vitesse du son dans lair = 340 m/s,

h : paisseur du matriau (m),c1 : vitesse longitudinale du son dans le matriau (m/s)

Exemple : pour une feuille de verre de 8 mm : fc= 340/(1.9*0.008*4900) = 1552 Hz

Matriau Vitesse longitudinale c1 (m/s)Acier 5050

Aluminium 5150

Verre 4900

Bton 3400

Brique pleine 3000Pltre 2400

Plomb 1250


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24


Frquence critique pour les matriaux courants

24


100 Hz 2500 Hz

Panneaux lgers et souples

(p.e. plaques de pltre)

400 Hz

Blocs lgersp.e. carreaux de pltre,

blocs de bton cellulaire

Blocs lourds

basses aigus


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25



25

Rw des parois simples : blocs de pltreInfluence de la finition en priphrie


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26



26

Source YTONG

Influence de de lenduit sur les blocs maonns


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27



27

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

f [Hz]

R[

dB]

Amlioration dautant plusmarque que le bloc est poreux

Blocs bton cellulaire 14 cm

sans enduit Rw= 25 (-1;-4)un ct enduit Rw= 43 (-1;-4)2 cts enduits Rw= 44 (0;-3)

Influence de de lenduit sur les blocs maonns


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Rw des parois simples : conclusions

Lisolation acoustique augmente avec la masse, raison de 4 dB par doublement de masse.

Lisolation acoustique augmente avec la frquence, raison de 6 dB par doublement doctave.

Tous les matriaux possdent une frquence critique laquelle leur isolation est plus faible.

La frquence critique des blocs lgers (blocs de pltre, bton cellulaire...) est situe dans un

domaine de frquences (les moyennes frquences) o loreille est particulirement sensible.Ces matriaux sont donc peu recommands pour les travaux disolation acoustique.

A la frquence critique des matriaux, leur isolation acoustique chute dautant plus que lesmatriaux sont rigides.

Ltanchit laira beaucoup dinfluence sur lisolation acoustique des murs maonns, ds

lors la pose dun enduit amliore les performances du mur, surtout lorsque ceux-ci sontraliss partir de matriaux poreux.


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29



29

Cloisons ossature (ou doubles):

ossature mtal, bois

plaques de bois ou pltre enrob de carton

Double-vitragesSource : CSTC - CNRJ

Masse-ressort-masse

m1

m2

d

Rw des parois doubles


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30


Application concrte de la double paroi


30

ossature flexible

bande rsiliente

matriau absorbant

tanche l'air

finition priphrique au mastic lastique


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31



31

basses aigus

R

[dB]

Freq. [Hz]

Trois zones importantes dans la courbe

A. Le systme suit la loi de masse

A

Comportement des parois doubles


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32



32

basses aigus

R

[dB]

Freq. [Hz]

A.

Le systme suit la loi de masse

B. Lisolement chute lafrquence de rsonance

A B

fres = 90d

1m '

1

+ 1m '

2

!"# $

%&

m1 m2

d



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33



33

100 Hz

fr

basses aigus

R

[dB]

Freq. [Hz]

Envoyer la rsonance m-r-mle plus bas possible

1.5 2 x infrieur la frquencepour laquelle une bonne isolationest ncessaire !

Augmenter d, m1et/ou m2

Problme de la rsonance des parois doubles



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34



34

basses aigus

R

[dB]

Freq. [Hz]

Trois zones importantes dans la courbe


B. Lisolement chute la frquencede rsonance

C.

Le ressort transmet mal londeacoustique et lisolement estbeaucoup plus important quecelui attendu selon la loi de masse

A B C



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35



35

basses aigus

R

[dB]

Freq. [Hz]

A B C


B. Lisolement chute la frquencede rsonance

C. Le ressort transmet mal londeacoustique et lisolement estbeaucoup plus important quecelui attendu selon la loi de masse

Chute de lisolement lafrquence critiquedes deux parois



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36



36

m1 = m2

Dans le cas o les parements risquent de rayonner des frquences o loreilleest plus sensible : pour les parois doubles, il est prfrable dutiliser deuxmatriaux ayant des frquences critiques diffrentes de chaque ct de la paroi

Frquence critique des parois doubles

m1 >< m2

Creux plus faibles que dans lecas dune paroi simple


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37



37

Ondes stationnaires entre les deux parements

Lp(x)x

Frquence dont la longueur donde correspond au quart de la distance

Double vitrage

4 mm 22 mm 8 mm

fpivot =c

4d=

343

4.0,022= 3898Hz


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38



38

Ondes stationnaires entre les deux parements

Lp(x)x

Lintroduction dun absorbant acoustique dans le vide supprime les ondes stationnaires


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39



39

Limitation des performances des parois doubles

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

100

125

160

200

250

315

400

500

630

800

1k

1,

25k

1,

6k

2k

2,

5k

3,

15k

R[

dB]

Sparation complte

Couples par des montants

2 x 12 mm triplex

Des couplages structuraux limitentfortement les performances du ressort

de la paroi double


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40


1. Parois massives: mur simple ou double

avec contacts entre les murs

2. Parois doubles: mur double sans

contacts

Indice daffaiblissement acoustique des parois Rw: deux grands principes disolation

14 cm creux :

Rw= 54 dB

2 x 14 cmcreuxliaisonns :

Rw= 58 dB

2 x 14 cmcreux

dcoupls :

Rw= 84 dB !!

05

10

1520253035

404550

1001251602002503154005006308001k1,2

5k1,6

k2k2,5

k3,1

5k

R[

dB]

Sparation complteContacts ponctuels

Liaisonns

m1 m2

d

m1


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41



41

Comment viter les couplages structuraux ?

Si les deux parois sont lgres (cas de la construction ossature), on peut ddoubler

lossature ou utiliser des profils souples.

Rw des parois doubles


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42


Ossatures mtalliques


42

Source : CSTC BI


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43


Ossatures mtalliques


43

Source : Isover


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44



44Epaisseurdu matriaux absorbantdans le creux : peu dinfluence

Rle de labsorbant dans la cavit

Construction en plaques de pltre:

9.5 mm - cavit 80 mm - 9.5 mm


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45



45

Construction en plaques de pltre:

9.5 mm - cavit 80 mm - 9.5 mm

Remplissage complet

Diffrentes densits

Densit du matriaux absorbantdans le creux : aucune influence !

Rle de labsorbant dans la cavit


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Bibliographie du paragraphe complments dinformations

ACOUSTIQUE R. Josse Centre Scientifique et Technique du Btiment, Grenoble.

ACOUSTIQUE DU BTIMENT ET LUTTE CONTRE LE BRUIT- J.J. Embrechts Universit de Lige,Facult des Sciences Appliques 2001.

ACOUSTIQUE PRATIQUE J. Desmons EDIPA, Paris 2004.

BOUWAKOESTIEK B. Ingelaere Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf,Limelette 2002.

LA PRATIQUE DE LISOLATION ACOUSTIQUE DES BTIMENTS J. Pujolle Editions du Moniteur, Paris 1978.

www.cstc.be

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