encoffrement nd2144

7/25/2019 encoffrement nd2144

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N. Trompette, T. Loyau,G. Lovat, Dpartement Ingnieriedes quipements de travail, INRS,Centre de Lorraine, Nancy

Les encoffrements constituent le moyen de rduction du bruit rayonn par des machinesle plus frquemment utilis. A ce titre, l'INRS a conduit diffrents travaux sur ce sujet,avec pour objectifs de quantifier linfluence dun certain nombre de paramtres au moyendessais sur diffrents types dencoffrement et dexpliciter les principaux mcanismes enjeu lors de ces essais au travers de modles analytiques lmentaires.Les travaux exprimentaux ont permis dtudier limportance de la forme et de la naturedes parois ainsi que limpact de la position de la machine et du volume encoffr, de mon-trer linfluence des ouvertures et des fuites, de dcrire les traitements qui peuvent leur treappliqus et de quantifier leur efficacit. A lissue de ces essais, un certain nombre de rglesde conception gnrales ont pu tre dfinies.Les modles analytiques utiliss pour le dimensionnement dencoffrement sont dcrits. Ilsont t mis en uvre sur les encoffrements tests et les rsultats ont t compars lex-primentation. Ces modles se sont avrs adapts la prvision de lefficacit acoustique

dencoffrements de conception simple et permettent une valuation lors de conception plussophistique. Ils sont, dans tous les cas, utilisables au stade de lavant-projet.

machine bruit encoffrement conception dimensionnement

modlisation efficacit acoustique

ASSISTANCE

WITH MACHINERY

ENCLOSURE DESIGN:

BASIC RULES AND EXPERIMENTAL

APPLICATI ON

Enclosures are the most frequentlyused means of reducing machinenoise radiation. INRS has carried outsome work on this subject,with the aimof quantifying the influence of a num-

ber of parameters by testing differenttypes of enclosures, and clarifying theprincipal mechanisms underlying thesetests through elementary analyticalmodels.The experimental work studied theimportance of the shape and nature ofthe walls and panels as well as theimpact of the position of the machineand the volume enclosed. It also high-lighted the influence of openings andleakage, and allowed the establishmentof both a description and efficiencyquantification of the different types oftreatment that can be applied.Followingthese tests,general design rules wereestablished.The analytical models used forenclosure dimensioning are described.They were applied to the enclosurestested and the results compared tothose obtained experimentally.These models proved to be adapted topredicting the acoustic performance ofenclosures of simple design,and allowan assessment in the case of moresophisticated designs.In both cases,they can be used at the preliminarydesign stage.

machinery noise

sound radiation enclosure

design dimensioning

modelling acoustic performance

Encoffrementsde machineAide la conception : rgles de baseet mise en uvre exprimentale

ND 2144-182-01

49

Cahiers de notes documentaires - Hygine et scurit du travail - N 182,1ertrimestre 2001

Les encoffrements constituent lemoyen le plus frquemment utilisde rduction du bruit rayonn pardes machines. Ils prsentent en

effet un certain nombre davantages :

Ils sont souvent efficaces, quelle quesoit la solution retenue, sauf dans le casparticulier des basses frquences pour les-quelles ils sont en gnral moins perfor-mants.

Mme sils perturbent parfois le proc-d, ils constituent une solution correctiveapplicable sans modification importantede la machine, ce qui nest pas le cas desactions de rduction du bruit la source,qui doivent gnralement tre entreprisesds le stade de la conception.

Leur efficacit est permanente, ellenvolue pas dans le temps, sauf du fait dedtriorations, et elle assure une protectioncollective contre les risques de surdit.

Nanmoins, lexprience montre que lecalcul de leurs performances dpend denombreux paramtres, quil faut optimiseren fonction des diffrents mcanismes defonctionnement.

L'INRS a donc conduit diffrents travauxsur ce sujet, avec pour objectifs de quanti-fier linfluence dun certain nombre deparamtres, au moyen dessais sur diff-rents types dencoffrement, et dexpliciterles principaux mcanismes en jeu lors deces essais au travers de modles analy-tiques.

Ce document prsente les rsultats deces travaux : aprs un bref rappel desgnralits et la dfinition de la terminolo-gie, les types dencoffrements tests, leursconfigurations possibles et la mthodolo-gie utilise pour mesurer leur efficacitsont dcrits. Les rsultats exprimentauxobtenus dans chacune des configurationssont compars : linfluence de la ou desmodifications apportes est ainsi value.


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A lissue de ce travail exprimental, desmodles analytiques, bass sur des hypo-thses simplificatrices rarement vrifiesdans la pratique, sont utiliss pour mod-liser certaines configurations dencoffre-ments. Des comparaisons calcul-mesurepermettent alors de vrifier la pertinencede ces modles.

Les travaux ont permis dtudier lim-portance de la forme et de la nature desparois ainsi que limpact de la position dela machine et du volume encoffr, demontrer linfluence des ouvertures et desfuites et de dcrire les traitements qui peu-

vent leur tre appliqus. Les rgles analy-tiques de dimensionnement se sont av-res adaptes la prvision de lefficacit

acoustique dencoffrements de conceptionsimple, et sont donc susceptibles dappor-ter une aide, soit dans des cas similaires,soit au stade dun avant projet.

1. Gnralits

1.1. Mise en applicationet limites

Les encoffrements ont pour fonction derduire le bruit arien mis par une machi-ne bruyante. Ils sont constitus d'uneenceinte qui enveloppe le plus complte-ment possible la machine considre.

Ils ne contribuent pas la rduction dubruit transmis par voie solidienne (ondesse propageant par les structures, paropposition voie arienne). De plus, leurefficacit est limite par les fuites auniveau des ouvertures fonctionnelles(porte, vitres, accs matire) et auniveau des liaisons avec les auxiliaires (ali-

mentation, tuyauteries, arbres).Ils peuvent mme provoquer une aug-

mentation du bruit ambiant. En effet, lechamp acoustique l'intrieur de l'encof-frement peut tre augment du fait desrflexions sur les parois de l'encoffrementet de l'influence des modes acoustiques decavit. D'autre part, les vibrations de lamachine sont susceptibles d'exciter lesparois de l'encoffrement qui vont alorsrayonner.

L'efficacit d'un encoffrement sur lebruit global gnr par une machinedpend donc : de la proportion du bruit arien rayonndirectement par la machine dans le bruitglobal,

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Cahiers de notes documentaires - Hygine et scurit du travail - N 182, 1ertrimestre 2001

ENCADRE N1

Encoffrements

Une stucture recouvrant partiellement oucompltement une source de bruit (machine)

pour la protection contre le bruit dans lenvi-

ronnement de cette source.

Perte par insertion

Dw [dB (A)] : perte de puissance acous-

tique lie linsertion de lencoffrement.

Diffrence en dB (A) entre la puissance

acoustique dune source mesure sans len-

coffrement et la puissance acoustique dune

source mesure avec lencoffrement, en

bande doctave ou de tiers doctave.

Indice daffaiblissement

R [dB (A)] : indice daffaiblissement

acoustique de panneau. Diffrence en dB (A)

entre la puissance acoustique incidente, en

bande doctave ou de tiers doctave, et la puis-

sance acoustique transmise. Dans des condi-

tions de champ diffus, lindice daffaiblisse-

ment acoustique R est li Dw par la relation:

= coefficient moyen dabsorption

des parois de lencoffrement.

Transparence

Adimensionnel : transparence acoustique

dun panneau. Rapport entre la puissanceacoustique transmise et la puissance acous-tique incidente. Mesur conformment larfrence [2]. Li lindice daffaiblissementacoustique R par la relation :

Coefficient dabsorption

: rapport entre le flux dnergie acous-

tique absorb par une paroi et le flux dner-

gie acoustique incident. Ce coefficient

dpend en gnral de langle dincidence.

Le coefficient moyen dabsorption

dune surface S sexprime en fonction ducoefficient dabsorption de chaque surface

ds :

S ds=

R= 10 110log ( / )

o

D Rw = +10 10log ( )

TERMES ET DFINITIONS

Fig. 1. Diffrentes voies de transmission sonore dun encoffrement -The various sound transmission paths of an enclosurePath A: Airborne transmission of sound by the walls of the enclosurePath B: Transmission of machine vibration by solid couplings and subsequent radiation of the structures exci-ted, e.g. the walls of the enclosurePath C: Transmission via leakage and openings (in this case, the ventilation system)

A

B

C

Chaque couleur symbolise un mode de transmission diffrent:

Voie A: transmission arienne du son par les parois de l'encoffrement,

Voie B: transmission des vibrations de la machine par les liaisons solides et

rayonnement des structures ainsi excites, comme par exemple les

parois de l'encoffrement,

Voie C: transmission par les fuites et les ouvertures (ici, la ventilation).


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Fig. 2. Principaux lments constitutifs dun encoffrement - The main elements making up anenclosure

du ratio entre la surface interne de l'en-coffrement et la surface des ouvertures, du traitement des ouvertures, parexemple au moyen de silencieux ou dejoints, de l'absence d'excitation des parois del'encoffrement par les vibrations gnrespar la machine, et dans le cas contraire dufacteur de rayonnement des parois, du revtement absorbant des parois del'encoffrement, qui a pour fonction d'vi-ter une augmentation du champ acous-tique interne.

Lafigure 1 rsume schmatiquement lesdiffrentes voies de transmission sonoredun encoffrement. Celui-ci permet delimiter les transmissions par la voie A.

L'nergie acoustique arienne dlivrepar la source se rpartit en :

1. une nergie rflchie par la paroi, cequi augmente la pression acoustique dansl'encoffrement et diminue son efficacit,

2. une nergie absorbe par le revte-ment rparti sur la paroi interne,

3. une nergie transmise.L'efficacit sur le bruit transmis par la

voie A dpend de ces trois composantes.L'efficacit globale de l'encoffrement

sera ensuite diminue au prorata de latransmission de l'nergie acoustique parles voies B et C.

1.2. Exigences de conception

La conception des encoffrementsdpend d'abord des normes, en particu-lier de scurit, qui s'appliquent pourl'quipement encoffr, et bien sr desfonctionnalits exiges par la machine.

Les normes imposent, pour la scuritdes oprateurs, une distance minimaleentre les parties tournantes ou d'entrane-

ment d'une machine et les plus prochesparois [5 10].

Les fonctionnalits de la machine sonten rgle gnrale : les accs, la fois l'intrieur de l'en-coffrement et autour de la machine pourtoutes les oprations de rglage, mainte-nance, manutention, etc. la surveillance en fonctionnement, la protection contre les projections, lesbris d'outils, etc., qui peut tre contrai-gnante pour le dimensionnement despanneaux, l'alimentation de la machine, en parti-culier en matire, et lvacuation des pro-duits fabriqus ou traits, les entres et sorties d'air, l'vacuationdes poussires, la ventilation

Du point de vue de l'acoustique, deuxexigences facilement applicables sont retenir.

L'efficacit basses frquencesdpend de la distance entre la machine etles parois de l'encoffrement. Cette distan-ce peut tre calcule en fonction de laplus basse frquence pour laquelle uneattnuation est recherche :

avec :d : distance minimum [m].m : masse surfacique de la paroi [kg/m2].f : plus basse frquence pour laquelleune attnuation est recherche [Hz].

L'efficacitdiminue avec l'encombre-ment l'intrieur de l'encoffrement. Enprincipe, l'encombrement doit tre limit50 % du volume intrieur.

1.3. Constitution

Les principaux lments constitutifsd'un encoffrement acoustique sont : des panneaux simples, constitus parlassemblage dune plaque porteuse, dematriau absorbant et dun revtementinterne (fig. 2a) ; un chssis mtallique sur lequel les pan-neaux sont visss, souds ou rivets ; des ouvertures libres, connectes desconduits ou quipes de portes, defentres ou de silencieux.

La plaque porteuse peut tre simple-ment une plaque homogne de bois oud'acier, ou plus sophistique : tle multi-couche, panneau composite. Elle peut

galement tre alourdie par une couchede plomb ou amortie par un matriau vis-colastique. Elle a pour fonction de limiterla transmission arienne. Pour unemeilleure efficacit, on utilise galementdes plaques doubles, constitues de deuxplaques homognes spares par un flui-de, l'instar des doubles vitrages (fig 2b).

L'absorbant est dans la plupart des cas

constitud'une couche de 50 100 mmde matriau fibreux lger (50 80 kg/m3)tel que la laine de roche ou de verre. Sonrle est de limiter l'amplification interne.

Le revtement a pour objet de protgerle matriau fibreux. Il est souvent consti-tud'une tle perfore, de quelques 1/10e

de mm d'paisseur, dont le taux de perfo-ration est suprieur 25 %.

Pour certaines applications pour les-quelles une protection contre les projec-tions de fluide (huile, eau) est ncessaire,

une couche protectrice de plastique (10 20 m) ou de tissus de verre, peut treajoute.

L'tanchit acoustique est trs impor-tante et doit tre assure, au niveau desassemblages et des ouvertures, par desdispositifs appropris (silencieux, chi-canes, tunnels, trappes, rideaux, man-chons, bandes de caoutchouc, joints...).

Enfin, il peut tre utile, pour viter queles vibrations de la machine nexcitent lesparois de l'encoffrement, de les dsolida-

riser en dcouplant l'encoffrement de lamachine.

Les dispositifs les plus courants sont desjoints et des plots de suspension situsaux niveaux des liaisons.

d

m f2 10

4

2. .

Plaque

Absorbant

Revtement

interne

Plaque

Absorbant

Revtement

interne


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2. Prsentationdes essais

2.1. Descriptiondes encoffrements utiliss

Quatre encoffrements ont ttests. Ilssont forms de panneaux base de mtal(acier) ou de bois, et diffrent soit par leurforme gomtrique, soit par la technologiedes panneaux utiliss. Par la suite, cesencoffrements seront dsigns par le nomdu principal composant (mtal ou bois),suivi de leur principale caractristique : mtallique simple, mtallique en L,

bois double paroi, bois simple paroi.

2.1.1. Mtallique simpleet mtallique en L

Les encoffrements modulaires mtal-liques utiliss peuvent tre considrscomme reprsentatifs de ce que l'on ren-contre couramment aujourd'hui dans l'in-dustrie.

La modularita permis de travailler surun encoffrement mtallique simple et unencoffrement mtallique en L. Les deuxtypes de gomtries testes sont prsents

figure 3.Les panneaux sont constitus d'une

ossature en tubes carrs en acier, surlaquelle sont visss des panneaux isolantsde dimensions 1,35 x 2,00 m. Ceux-ci sontconstitus d'un complexe : plaque support en acier (1 mm), laine de roche (50 mm), tle perfore (0,8 mm, taux de perfora-tion 33 %).

Une porte mtallique vitre ferme l'en-coffrement en L l'extrmitdu module L3.

Les caractristiques des matriaux sontfournies tableau I.

Ces encoffrements peuvent tre modi-fis de faon tudier linfluence desmodifications sur leur efficacit:

Une ouverture de dimensions 0,4 x0,2 m peut tre amnage dans un pan-neau. Elle est situe sur l'extrmitlatraledu cotdu module L1, dans le cas de l'en-coffrement mtallique en L, et donc sur lepanneau latral gauche dans le cas de l'en-coffrement mtallique simple, qui est enfait le module L1 ferm.

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1,35 x 1,35

1,35 x 1,35

2,00 x 1,35 2,00 x 1,35

Mtallique simple Mtallique en L

L1L2

L3

Fig. 3. Encoffrements mtalliques - Metal enclosures

Louverture peut tre quipe d'unsilencieux acoustique de dimensions 0,4 x0,2 x 0,6 m.

L'entre et la sortie du silencieux peu-vent tre munies d'un cran constitudelamelles souples de masse surfaciquegale 3,88 kg/m2.

Linfluence de la position de la source(cf. 2.2.2) a galement ttudie dansle cas de lencoffrement mtallique en L. Acet effet, la source a t successivementpose sur le sol au milieu de chacun destrois modules L1, L2 et L3 pour chaqueconfiguration.

Enfin, il est important de noter que lors

de linstallation de chacun des deuxencoffrements, toutes les prcautions onttprises pour garantir l'tanchitau solet dans les angles.

2.1.2. Bois simple paroi(fig. 4)

Cet encoffrement a la particularitd'treen bois, et prsente donc une alternativeintressante aux encoffrements mtal-liques du point de vue des applications.

Il est constitud'une ossature en profi-ls daluminium sur lesquels sont mainte-nus, au moyen de pare-closes en plas-tique, des panneaux isolants de dimen-sions 1,25 x 2,50 m.

Ceux-ci sont constitus d'un complexe : plaque support en agglomr(Novopan, 15 mm), laine de roche (25 mm), tle perfore (1,2 mm, taux de perfora-tion 35 %).

Les caractristiques des matriaux sontfournies dans le tableau II.

Cet encoffrement est modulable, ce quipermet dtudier linfluence sur son effica-citdes changements apports :

Une ouverture de dimensions 0,48 x0,24 m peut tre amnage dans le pla-fond. Celle-ci peut tre quipe d'un silen-cieux acoustique de dimensions0,48 x 0,24 x 1,2 m, qui se monte l'int-rieur de l'encoffrement. Ce type de mon-tage n'est pas trs raliste, mais permetdtudier linfluence du silencieux.

Les parois latrales peuvent tre rem-places par des parois comportant desdoubles vitrages.

De la mme faon, le plafond peuttre remplac par des plaques de fauxplafond en laine minrale et mtal.

Les caractristiques des vitrages et du faux-plafond sont donnes dans le tableau III.

2.1.3. Bois double paroi

Cet encoffrement est constitu de lamme ossature en profils daluminiumsur lesquels sont maintenus, toujours aumoyen de pare-closes en plastique, despanneaux isolants de dimensions 1,25 x2,50 m. Les panneaux isolants sont consti-tus cette fois-ci d'un complexe : plaque support en agglomr(Novopan, 15 mm), laine de roche (25 mm), plaque support en agglomr(Novopan, 15 mm).


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2,50 x 1,25 m

1,25 x 1,25 m

ENCOFFREMENT EN BOIS - CARACTRISTIQUES DES MATRIAUXSINGLE WOODEN PANEL ENCLOSURE: CHARACTERISTICS OF MATERIALS

TABLEAU II

Type Epaisseur module Coefficient Masse Masse AmortissementdYoung de Poisson volumique surfacique (N/m2) [kg/m3] [kg/m2]

Novopan 15 mm 4,5e9 0,3 730 10,95 6e-2

Tle perfore 1,2 mm 2,1e11 0,3 4 836 5,8 2e-3

perfore 38 %

Laine de roche 25 mm - - 84 - -

ENCOFFREMENTS MODULAIRES MTALLIQUES - CARACTRISTIQUES DES MATRIAUXMODULAR METAL ENCLOSURES: CHARACTERISTICS OF MATERIALS

TABLEAU I

Type Epaisseur module Coefficient Masse Masse AmortissementdYoung de Poisson volumique surfacique (N/m2) [kg/m3] [kg/m2]

Acier 1 mm 2,1e11 0,3 7 800 7,8 2e-3

Tle perfore 1 mm 2,1e11 0,3 5 130 5,13 2e-3

perfore 33 %

Laine de roche 50 mm - - 66 - -

CARACTRISTIQUES DESVITRAGES ET DU FAUX-PLAFONDSINGLE WOODEN PANEL ENCLOSURE: CHARACTERISTICS OF GLAZED PANELS AND FALSE CEILING

TABLEAU III

Type Epaisseur module Coefficient Masse AmortissementdYoung de Poisson volumique (N/m2) [kg/m3]

Double vitrage 6/10/8 mm - - 2 700 -

Faux-plafond 15 mm - - 233 -

2.2. Descriptiondes essais raliss

2.2.1. Mesures ralises

Pour chaque configuration tudie, unemesure de puissance acoustique par tiersd'octave dans une chambre semi-an-choque a t ralise par une mthodeintensimtrique.

La perte par insertion est obtenue parsimple soustraction des niveaux de puis-sance (en dB) mesurs avec une sourcesonore de rfrence encoffre dans laconfiguration tudie et des niveaux depuissance (en dB) mesurs avec la sourcesonore de rfrence seule.

Il ne s'agit pas de doubles parois ausens strict, car les plaques en agglomrsont lies avec une forte rigiditpar lespare-closes. Les caractristiques des mat-riaux sont prcises au 2.1.2.

Fig. 4. Encoffrementbois (simple paroi oudouble paroi) -Wooden enclosure, singleor double panel


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Dans le cas de lencoffrement mtal-lique, la mthodologie employe estconforme la norme NF EN ISO 9614-2(Partie II) [13]. La bande danalyse a tfixe 50 Hz - 5 kHz.

Dans le cas de lencoffrement bois, lamthodologie employe est conforme lanorme NF EN ISO 9614-2 (Partie I) [13].

La bande danalyse a tfixe 125 Hz -5 kHz. Les surfaces de mesure sont syst-matiquement situes 50 cm de distancedes parois de lencoffrement.

2.2.2. Sources sonores utilises

Les sources utilises sont des sourcessonores de rfrence dveloppes pour lacaractrisation acoustique des locaux de

travail par les CIMP (Centres interrgio-naux de mesures physiques). Elles sontconstitues d'une machine frapperB&K, monte sur une plaque et enve-loppe par une demi-sphre en acier.

Elles peuvent tre considres commeomnidirectionnelles et permettent de dli-vrer entre 85 et 105 dB par tiers doctavedans la bande frquentielle dintrt, soit50 Hz 6,3 kHz.

2.2.3. Configurations tudies

Toutes les configurations prsentessont spcifies dans les tableaux IV et V.Elles correspondent aux squences sui-vantes : un travail d'optimisation relatif auxouvertures (effet dune ouverture, traite-ment par un silencieux) sur le caissonmtallique simple ; le mme travail relatif aux ouvertures,mais galement pour diffrentes positionsde la source sur le caisson mtallique en L; un travail sur les fuites, avec les caissonsbois double puis bois simple, compltpar une comparaison entre ces deux cais-sons ; un travail de comparaison global.

3. Analyse des rsultatsexprimentaux

Tous les rsultats relatifs aux encoffre-ments mtalliques sont prsents enannexe I. Ceux relatifs aux encoffrementsbois sont prsents en annexe II. Les com-paraisons des performances entre lesdeux types dencoffrement sont prsen-tes en annexe III.

3.1. Efficacitdes encoffrements ferms

L'efficaciten tiers doctave des encof-frements ferms est illustre annexe I(figs1 et 7), annexe II(figs 1 et 2) et annexe III(fig. 1).

Les niveaux globaux sont prsentsdans le tableau VI. Ces niveaux ont tcalculs pour deux bandes distinctes, afindillustrer le fait que les fuites et les ouver-tures ont un impact essentiellement sur leshautes frquences.

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Dsignation Panneaux verticaux Plafond Assemblage Fuites

(1) Les mesures ont t effectues avec la source CIMPO/INRS (CIMPO : Centre interrgional de mesures physiques de lOuest, 35000 Rennes).

(2) La source a t place successivement dans les modules 1, 2 et 3 pour chacune des 4 configurations avec lencoffrement mtallique en L, soit 3 mesures par configuration.(3) Les parois simples sont dcrites au 4.1.(4) La paroi de face du module L3 est constitue par lassemblage dun panneau simple paroi et dune porte vitre (double vitrage, paisseur 4 x 6 x 8 mm).(5) Louverture a t pratique paroi de gauche du module L1, au centre, et a pour dimensions 0,20 x 0,40 m.(6) Le silencieux est un silencieux standard de dimensions 0,40 x 0,20 x 0,6 m, mont lextrieur du caisson L1. Il est constitu dun complexe : plaque support en acier (1,3 mm) ;laine de roche (40 mm) ; tle perfore (1,3 mm, taux de perforation 20 %).(7) Les lamelles sont en ca outchouc (3,88 kg/m2) et sont de dimensions 300 x 30 x 2 mm.

ENCOFFREMENT MTALLIQUE : LISTE DES CONFIGURATIONS TUDIESLIST OF CONFIGURATIONS STUDIED: METAL ENCLOSURES

TABLEAU IV

Mtallique simple Simple paroi (1,3) Simple paroi Tubes acier carr TraitesConfig. 1

Mtallique simple Simple paroi, panneau de gauche Simple paroi Tubes acier carr TraitesConfig. 2 avec ouverture (5)

Mtallique simple Simple paroi, panneau de gauche Simple paroi Tubes acier carr TraitesConfig. 3 avec ouverture + silencieux (6)

Mtallique simple Simple paroi, panneau de gauche Simple paroi Tubes acier carr TraitesConfig. 4 avec ouverture + silencieux + lamelles (7)

Mtallique en L Simple paroi (1,2,4) Simple paroi Tubes acier carr TraitesConfig. 1

Mtallique en L Simple paroi, panneau de gauche Simple paroi Tubes acier carr TraitesConfig. 2 du module L1 avec ouverture (5) sauf pour la porte

Mtallique en L Simple paroi, panneau de gauche Simple paroi Tubes acier carr Traites compltes

Config. 3 du module L1 avec ouverture + silencieux (6)

Mtallique en L Simple paroi, panneau de gauche Simple paroi Tubes acier carr Traitesdu module L1 y compris la porte y compris la porte

avec ouverture + silencieux + lamelles (7)


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Dsignation Panneaux Panneau Plafond Assemblage Fuites1, 2, 3 vertical 4

ENCOFFREMENT BOIS : LISTE DES CONFIGURATIONS TUDIESLIST OF CONFIGURATIONS STUDIED: WOODEN ENCLOSURES

TABLEAU V

(1) Les mesures ont t effectues avec la source CIMPE (Centre interrgional de mesures physiques de lEst, Nancy). (2) Les parois simples et doubles sont dcrites au 4.1.(3) Le plafond en simple paroi ne comporte pas de protection en tle perfore.

(4

) La paroi simple assemble est constitue par lassemblage laide dun profil de deux panneaux simple paroi de demi-hauteur : 1410 et 1060 mm.(5) La paroi simple vitre est constitue par lassemblage dun panneau simple paro i de demi-hauteur 985 mm et dun double vitrage (paisseur 6 x 10 x 8 mm).(6) La paroi avec port e est constitue de trois panneaux simple paroi, un mont sur charnires de 830 x 2030 mm, un panneau latral de 150 x 2030 mm et un panneau haut de1060 x 400 mm.(7) Le faux-plafond est constitu dune plaque mtallique recouverte de laine de roche e = 15 mm.(8) Le silencieux est un silencieux standard form de parois de type Mtallique , de dimensions 480 x 240 x 1200, mont lintrieur du caisson.(9) Les lamelles sont les mmes que pour lencoffrement mtallique, voir le tableau IV (partie 1).

Bois Double paroi (1,2) Double paroi Double paroi (3) Profils aluminium Non traitesConfig. 1

Bois Double paroi (1,2) Double paroi Double paroi Profils aluminium TraitesConfig. 2

Bois Simple paroi Simple paroi Simple paroi Profils aluminium TraitesConfig. 3

Bois Simple paroi Paroi simple Simple paroi Profils aluminium TraitesConfig. 4

Bois Simple paroi Une paroi simple Simple paroi Profils aluminium TraitesConfig. 5 vitre (5)

Bois Simple paroi Une paroi Simple paroi Profils aluminium TraitesConfig. 6 avec porte (6) sauf porte

Bois Simple paroi Une paroi Simple paroi Profils aluminium TraitesConfig. 7 et 8 avec porte compltes

Bois Simple paroi Une paroi simple Simple paroi Profils aluminium TraitesConfig. 9 avec porte + mousse y compris la porte

Bois Simple paroi Simple paroi Rien Profils aluminium TraitesConfig. 10

Bois Simple paroi Simple paroi Faux plafond (7) Profils aluminium TraitesConfig. 11

Bois Simple paroi Simple paroi Simple paroi Profils aluminium TraitesConfig. 12 + ouverture

Bois Simple paroi Simple paroi Simple paroi + ouverture Profils aluminium TraitesConfig. 13 + silencieux (8)

Bois

Config. 14 Simple paroi Lamelles 100 % (9) Simple paroi Profils aluminium Traites

Bois Simple paroi Lamelles 50 % Simple paroi Profils aluminium TraitesConfig. 15

Bois Simple paroi Vide Simple paroi Profils aluminium TraitesConfig. 16

EFFICACIT DES ENCOFFREMENTS FERMSEFFICIENCY OF ENCLOSURES WITHOUT OPENING

TABLEAU VI

Attnuation Mtallique Mtallique L Mtallique L Mtallique L Bois Bois[db (A)] simple Source en 1 Source en 2 Source en 3 double simple

Bande 38 38 38 34 45 35(125 Hz - 5 kHz)

Bande 37 37 36 33 46 34(125 Hz - 2 kHz)


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L'encoffrement le plus efficace est l'en-coffrement bois double paroi qui appor-te une attnuation de 45 dB (A). Lesencoffrements mtallique simple et mtallique en L sont galement assezefficaces, mais seulement pour ce dernierlorsque la source est place dans le modu-le 1, c'est--dire le plus loigndu pan-neau vitr.

Dans le cas de lencoffrement mtal-lique en L , le dplacement de la sourcedans le module 3 entrane une diminutionde 4 dB (A) de l'efficacit.

L'encoffrement bois simple est un peumoins efficace que lencoffrement mtal-lique simple , avec 35 dB (A) dattnua-tion. Cet cart est probablement li laplus faible paisseur de laine de roche (25

cm contre 50 cm).

3.2. Efficacitdes encoffrements ouverts

3.2.1. Ouverture simple

L'influence d'une ouverture sur l'efficaci-ten tiers doctave des encoffrements estillustre en annexe I(fig. 2, 5 et 8), annexe

II(fig. 7 et 9) et annexe III(fig. 2).Le tableau VII prsente les niveaux glo-

baux. La prsence d'une ouverture dimi-nue bien entendu trs sensiblement l'effi-cacit, et cette perte d'efficacitcrot avecla frquence.

Les performances de lencoffrementchutent de plus de 10 dB (A), sauf lorsquela source est positionne de faon nepas voir louverture (cas du module mtallique en L avec la source dans lemodule 3), auquel cas la perte de perfor-mance est trs faible.

En principe, l'influence de l'ouverturedpend du rapport entre la surface del'ouverture et la surface intrieure de l'en-coffrement. Ainsi, l'ouverture la plus sv-re devrait tre celle pratique dans l'en-coffrement bois simple , puis dans l'en-coffrement mtallique simple et enfindans l'encoffrement mtallique en L . Ceprincipe nest pas vrifi (tableau VII),limpact de louverture tant identiquedans les trois cas.

Par contre, la position de la source esttrs importante, et il est videmment trsintressant de la placer dans une zoned'ombre, afin quelle ne rayonne pasdirectement par l'ouverture (ce qui est lecas lorsqu'elle est positionne dans lemodule 3 de lencoffrement mtalliqueen L ).

3.2.2. Ouverture avec silencieux

L'amlioration apporte par un silen-cieux sur l'efficacit d'un encoffrementavec une ouverture est illustre en annexe

I(figs 2, 5, 9 et 10), annexe II(fig 10), etannexe III(fig 3).

Ces figures montrent trs clairementl'apport du silencieux. En basses fr-quences, son influence est modeste, maiscelle de l'ouverture lest galement. Enmoyennes frquences, il supprime etmme amliore dans le cas des encoffre-ments de type mtallique la perte parinsertion, ce qui peut s'expliquer par l'ajoutde masse et une absorption efficace.

Le tableau VIII montre dailleursquentre 125 Hz et 2 kHz, les perfor-mances ralises sont analogues cellesobtenues avec un encoffrement ferm.

En hautes frquences, la gomtrie dusilencieux devient prpondrante : ainsi,le silencieux utilispour les encoffrementsmtalliques , qui est rectangulaire, assezcourt et centr, voit son influence dimi-

nuer, en particulier lorsque la source estdans le module 1, alors que dans le cas del'encoffrement bois simple , le montagel'intrieur du caisson permet de conser-ver une bonne efficacit.

Il faut cependant noter que ce montagenest pas trs raliste.

3.3. Points particuliers

Devant le manque defficacit hautefrquence des silencieux, des amliora-tions ont t apportes avec lajout delamelles. Les rsultats obtenus avec len-coffrement mtallique simple sont pr-sents au 3.3.1.

56


EFFICACIT DES ENCOFFREMENTS OUVERTSEFFICIENCY OF ENCLOSURES WITH OPENING

TABLEAU VII

Attnuation Mtallique Mtallique L Mtallique L Mtallique L Bois simpledb (A) simple Source en 1 Source en 2 Source en 3

Bande 23 24 27 31 22(125 Hz - 5 kHz)

Bande 23 25 27 31 24(125 Hz - 2 kHz)

EFFICACIT DES ENCOFFREMENTS OUVERTS AVEC SILENCIEUXEFFICIENCY OF ENCLOSURES WITH OPENING AND SILENCER

TABLEAU VIII

Attnuation Mtallique Mtallique L Mtallique L Mtallique L Bois simpledb (A) simple Source en 1 Source en 2 Source en 3

Bande 27 31 34 33 35125 Hz - 5 kHz

Bande 34 35 36 32 35

125 Hz - 2 kHz


9/24

Dautre part, les essais ont teffectusavec des encoffrements de gomtriesimple ce qui est cependant frquem-ment le cas et prsentant des paroishomognes et parfaitement assemblesce qui est rarement le cas. Or l'encoffre-ment bois simple a fait l'objet d'essaistrs complets sur l'influence du montageet des accs, quil a paru intressant dex-poser galement.

3.3.1. Ouverture avec silencieuxet lamelles

L'amlioration apporte par lajout dunsilencieux quipde lamelles sur l'efficaci-td'un encoffrement avec une ouvertureest illustre dans lannexe I (figs 3 et 6).

Le principe, simple, est dajouter deslamelles lentre et la sortie du silen-cieux, pour amliorer lefficacitde ce der-nier en hautes frquences. Elles permet-tent ici de ramener lefficacitglobale auniveau de celle obtenue avec un encoffre-ment ferm dans toutes les gammes defrquences (39 dB (A) dattnuation glo-bale pour 38 dB (A) avec un encoffrementferm). Cette influence peut se modliseren calculant, par la loi de masse, la trans-parence des lamelles, puis en la combi-nant avec la transparence des parois, pourretrouver l'indice d'affaiblissement globalde l'encoffrement.

3.3.2. Encombrement

Les rgles rgissant les distances entreles parois ont t discutes au 1.2. La

figure 4, annexe I, illustre l'influence del'encombrement sur l'efficacitde lencof-frement mtallique simple . Elle confir-me qu'il est prfrable de limiter l'encom-brement 50 % du volume intrieur, l'effi-cacitvoluant significativement, avec des

carts suprieurs 5 dB, au-delde cettelimite. Cependant, lefficacitglobale resteconstante, gale 37 dB (A).

3.3.3. Importance des fuites

Les figures 1 et 6 en annexe IIprsen-tent deux cas de fuites acoustiques avant,puis aprs traitement : dans le premier cas,il s'agit de fuites sous les parois, dans lesecond cas de fuites sous et autour d'uneporte. Ces deux cas illustrent parfaitementla ncessitde traiter toutes les fuites et lesoin apporter ce traitement : dans lepremier cas, lattnuation globale passe de19 45 dB (A) en amliorant ltanchitau sol ( bois double paroi ) ; dans lesecond cas, lattnuation globale passe de26 29 dB (A) avec le traitement des fuites

autour dune porte, puis de 29 32 dB (A)avec le traitement des fuites sous la porte(bois simple paroi ).

3.3.4. Vitre de surveillance

La figure 3 en annexe II prsente, entiers doctave, l'influence d'une paroi vitrecouvrant la moitid'un panneau latral. Ils'agit d'un double vitrage trs pais, et soninfluence est nulle. Avec un double vitra-ge de plus faible paisseur et couvrantpratiquement la totalitdu panneau, l'in-fluence constate dans le cas du module mtallique en L tait beaucoup plusconsquente, avec une perte defficacitde 4 dB (A), de 38 34 dB (A).

3.3.5. Structure porteuse

L'encoffrement bois est assembl aumoyen de carrs en aluminium creux. Cescarrs ont tremplis de mousse et l'vo-lution de l'efficacitde l'encoffrement aveccette modification est prsente figure 4en annexe II . La diffrence n'est pas signi-ficative (1 dB (A) en valeur globale).

3.3.6. Porte

Lesfigures 5 et 6 en annexe II, prsen-tent les consquences de l'ajout d'uneporte. Bien que cette porte soit de consti-tution identique aux panneaux, elle dimi-nue l'efficacit de l'encoffrement de 3dB (A) en valeur globale. Il semble qued'une part elle provoque une diminutionde la frquence de concidence, entranantune perte d'efficacit en moyennes fr-quences, et que d'autre part, les fuites,bien que parfaitement traites (cf. 3.3.3),entranent leur tour une perte d'efficaci-ten hautes frquences.

3.3.7. Plafond

Pour des raisons de cot et de poids, ilpeut tre intressant de remplacer un pla-fond plein par un faux plafond constitudun matriau moins performant. Les

figures 7 et 8 en annexe II, prsentent lesrsultats obtenus aprs suppression duplafond puis son remplacement par unfaux plafond standard. La perte d'efficacitest peu importante (1 dB (A) en valeurglobale) et peut tre acceptable suivant labande de frquence dintrt.

4. Modlisation

Cette partie prsente diffrents modlesanalytiques, permettant de calculer sim-plement lindice daffaiblissement de pan-neaux et donc lefficacit que lon peutattendre dun encoffrement.

4.1. Transmission des parois

4.1.1. Loi de masse

La loi de masse est une loi simple quipermet d'exprimer l'indice d'affaiblisse-ment acoustique R d'une paroi en fonctionde sa masse par unitde surface et de la

frquence. Cette loi est base sur l' hypo-thse d'une paroi de dimensions infinies(in : [1], 5) et s'applique en dessous de lafrquence critique (cf. dfinition 4.1.2).Dans le cas o les deux milieux sparspar la plaque seraient identiques et enconsidrant une onde plane perpendicu-laire la paroi (incidence normale), l'indi-ce d'affaiblissement R0 s'exprime par :

avec :M

s: masse par unitde surface [kg/m2],

f : frquence [Hz],i, ci : masse volumique du milieu et cle-ritdu son dans le milieu.

Pour une incidence quelconque del'onde acoustique, l'indice d'affaiblisse-ment R() devient :

La sommation de cette expression sur

l'ensemble des angles d'incidence permetde formuler la loi de masse en champ dif-fus :

Ceci revient pondrer l'indice d'affai-blissement, sous incidence normale, parenviron 5 dB pour obtenir lindice daffai-blissement en champ diffus.

4.1.2. Frquence de concidence

Lorsqu'une paroi est excite par uneonde acoustique de longueur d'onde etd'incidence , cela revient lui imposerune flexion de longueur d'onde :

0 =

sin( )

R R Rd = 0 010 0 23log( , )

R M f

cs

i i

( ) log .cos

= +

10 1

2

R M f

cdBs

i i

0 20=

log [ ]

57



10/24

Sil y a la fois concidence spatiale(entre les longueurs donde) et frquen-tielle (entre les frquences) entre londeacoustique qui excite la plaque et lesondes naturelles de flexion de la plaque,la rponse de cette dernire devient maxi-male et par consquent, l'indice d'affaiblis-sement chute.

C. Lesueur [1] tablit que cette conci-dence se produit dans le cas d'une plaquehomogne de dimensions infinies pour :

kfluide = kplaque et fluide = plaque

soit :

avec :Ms : masse par unitde surface [kg/m2],ci : cleritdu son dans le fluide [m/s],E : module dYoung [N/m2], : coefficient de Poisson,h : paisseur de la paroi [m].

La frquence de concidence inciden-ce rasante ( = /2) est la plus faible, etelle est dite frquence critique et note fc.Au-dessus de cette frquence, leffet desommation fait disparatre (effet demoyenne) les frquences de concidencepour les angles d'incidence plus levs.

La frquence critique spare deuxzones : pour f < fc, la transmission est contrlepar la masse ; pour f > fc, la transmission est contrlepar la raideur et par les effets de conci-dence.

4.1.3. Rponse au-dessusde la frquence critique

Pour une onde plane dincidence norma-le, au-dessus de la frquence critique, uneformulation analytique est propose [1] :

avec fc : frquence critique de la paroi.

En champ diffus, au-dessus de la fr-quence critique, le comportement de laparoi s'obtient par calcul numrique par-tir de l'expression intgrale de l'intensitdu champ diffus (in : [1], 5).

Cependant, une formulation analytiquet propose toujours dans le cas d'uneplaque homogne de dimensions infinies(in : [2], 4) :

avec : : facteur de perte de la paroi,fc : frquence critique de la paroi.

L'attnuation augmente donc de 9 dBpar doublement de frquence, de 6 dB pardoublement de la masse surfacique et de3 dB par doublement de l'amortissement

structural.

4.1.4. Transmission travers les ouvertures

La transmission d'une onde sonore tra-vers une ouverture dpend de sa longueurd'onde et de la taille de l'ouverture.Suivant la taille de l'ouverture, la transmis-sion peut tre ngligeable en basse fr-quence pour voluer vers une transmis-sion totale dans les hautes frquences. Latransparence acoustique de la paroi avecouverture s'exprime par :

oi est la transparence de la surface Siet Stot, la surface totale.

Nous avons, pour ces applications, consi-drune transparence totale ( = 1) de l'ou-verture, quelle que soit la frquence.

4.2. Limites des modles

En toute rigueur, les modles prsents

s'appliquent des parois de dimensionsinfinies soumises une onde plane dinci-dence normale ou un champ diffus. Cesconditions ne sont pas toujours remplies.De plus, aucune loi nest disponible etautour de la frquence critique.

4.2.1. Parois de dimensions infinies

Lafigure 2 annexe IVprsente l'volu-tion du nombre de modes lastiques d'uneparoi latrale en fonction de la frquencepour chaque type dencoffrement, dansl'hypothse d'appuis simples aux bordsdes parois.

Les parois de type Mtallique prsen-tent une centaine de modes avant 100 Hz,ce qui rend le comportement des paroistrs proches d'une paroi infinie et valide

cette hypothse. Les parois de type Bois prsentent une densitmodale infrieure,et un comportement modal en basse fr-quence (en dessous de 200 Hz) est pr-voir, la loi de masse s'appliquant au-delde cette bande d'octave.

4.2.2. Champ diffus

Le champ diffus est obtenu lorsque lenombre de modes de cavitpar bande detiers d'octave est suprieur 1 mode parHertz et pour une cavitavec des paroisrflchissantes (in : [1], 5 et [3], 9].

Lafigure 1 annexe IVprsente l'volu-tion du nombre de modes de cavitparbande de tiers d'octave pour chaque typedencoffrement, suivant les formulations

analytiques de Morse et Ingard (in : [3], 9). A partir de l'octave 630 Hz, la densi-tde modes de cavitpermet de validerl'hypothse du champ diffus, mais il fauttenir du compte du fait que les parois sontrevtues de matriau absorbant. En pra-tique, les calculs ont teffectus pour lesdeux types dexcitation, savoir londeplane dincidence normale et le champdiffus.

4.2.3. Frquence critique

A la frquence critique et autour decelle-ci, aucune loi lmentaire ne sap-plique. Nous avons appliqu la loi demasse pour les basses frquences jusqu'

, la loi au-delde la frquence cri-tique partir de fc (cf. 4.1.3), et unergression linaire entre les deux.

4.3. Comparaison calcul-mesure

4.3.1. Prambule

Les modles lmentaires permettent le

calcul de l'indice d'affaiblissement R ou Rd.Les essais ont permis la mesure de la pertepar insertion Dw. Pour les comparaisons,lindice daffaiblissement mesurest dduitde la perte par insertion au moyen de larelation prsente dans lencadr 1 (cf. 1). Le coefficient moyen d'absorptionretenu est un coefficient approximatif issude mesure en salle et pour une laine deroche standard, soit 0,5. Cette approxima-tion est acceptable entre [500 Hz - 4 kHz]et revient augmenter de 3 dB la perte parinsertion mesure pour obtenir lindicedaffaiblissement.

fc/ 2

toti i

tot

S

S=

Rd fMc

f

fdB

c

i i

c

=

+

+

+

20

10 1 10 2

log

log log [ ]

Rd fM

cx

f

fdBs

i i c

= +

10 1 1

2

log [ ]

fc M

DHz

oD Eh

coini s( )

sin[ ]

( )

=

=

2

2

3

2

2

12 1

58


2


11/24

4.3.2. Encoffrements ferms

Les comparaisons calcul/mesure sontprsentesfigures 3 6 (annexe IV).

L'encoffrement mtallique simple (fig. 3) obit la loi de masse en inciden-ce normale sur tout le domaine frquen-tiel. Lhypothse de champ diffus est clai-rement invalide.

L'encoffrement bois simple (fig. 4)obit galement la loi de masse en inci-dence normale en dessous de 1 kHz.

Il prsente une frquence de conciden-ce thorique 1 650 Hz, qui est un peusuprieure (~ 2 kHz) et trs amortie dans laralit. Au-dessus de cette frquence, l'en-

coffrement obit nouveau la loi simpleau-dessus de la frquence critique (cf. 4.1.3), mais cette fois-ci en champ diffus.

L'encoffrement bois double est consti-tude doubles parois, dont le comporte-ment est plus complexe que celui duneparoi simple. Certains mcanismes inter-viennent dans leur comportement [1, 2] :

en dedune frquence dite de respi-ration , elles peuvent tre modlisescomme deux parois simples superposes ;

la frquence de respiration corres-pond un phnomne de rsonance desplaques sur leur raideur de liaison. A cettefrquence, la transparence de la doubleparoi devient trs leve ;

au-delde cette frquence, lindice daf-faiblissement augmente avec une pentedouble de celle obtenue avec des paroissimples.

Les relations prsentes au 4.1 ne per-mettent pas de modliser ce type de parois,

et le comportement de cet encoffrement adans un premier temps (fig. 5) tmodli-s, dans toute la gamme de frquence,comme deux parois simples superposes,en supposant labsence de couplage entreles deux parois et donc, labsence de fr-quence de respiration. L'attnuation ainsicalcule est sous-estime, mais les pentesobtenues sont exactes.

Un modle numrique [2] a ensuite tutilis, en ajustant les paramtres de cemodle afin dobtenir une frquence derespiration 2,5 kHz. Le calcul se rap-proche alors en basses frquences desrsultats exprimentaux, du fait de la priseen compte de labsorption apporte par lalaine de roche, la perte defficacit2,5kHz tant imputable la frquence de res-piration (fig. 6). Mais au delde cette fr-

quence, les pentes ne concident pas, cequi invalide ce second modle.

Il apparat donc que cette paroi doublepeut tre modlise comme la superposi-tion de deux parois simples, sachant quelindice daffaiblissement global calculsera sous-estim.

4.3.3. Encoffrements ouverts

Les comparaisons calcul/mesure sontprsentes annexe IV (figs. 7 et 8). Les cal-culs sont effectus en supposant la trans-parence de l'ouverture totale ( = 1). Laperte d'efficacitest calcule avec une pr-cision de 5dB, pour un indice d'affai-blissement de l'ordre de 20 dB, ce quisemble tout juste acceptable dans le cas de

lencoffrement mtallique simple , et nonreprsentatif dans le cas de lencoffrementbois simple .

CONCLUSION

Lobjectif des travaux tait de quantifierexprimentalement linfluence sur leffica-citacoustique dencoffrements dun cer-tain nombre de leurs paramtres dedimensionnement, puis dexpliciter lesprincipaux mcanismes mis en jeu laidede modles analytiques simples. Lindicedaffaiblissement est lindicateur retenupour qualifier lefficacit acoustique dunencoffrement. Plus lindice daffaiblissementest lev, plus lencoffrement est efficace.

Il ressort de lanalyse des rsultats exp-rimentaux un certain nombre de rgles deconception gnrales retenir :

Les mesures mettent en vidence lagrande importance des fuites et de l'ho-mognitdes parois. Il apparat commefondamental de garantir l'absence defuites.

Les portes doivent avoir les mmesqualits acoustiques que les panneauxfixes.

Les ouvertures doivent tre quipesde silencieux, et ces silencieux doiventeux-mmes tre quips de lamelles afind'tendre leur efficacit aux hautes fr-quences.

Les vitrages doivent tre doubles, etd'paisseur minimale 4 mm pour la vitre laplus fine. Leur surface doit tre la pluslimite possible, car ils diminuent l'ab-sorption l'intrieur de l'encoffrement.

Il faut viter que la frquence critiquedes parois ne corresponde des fr-

quences mergentes dans le spectre dubruit mis par la source encoffre.

Ces rsultats soulignent limportance decertaines rgles de conception des encof-frements. Le cas des fuites, au niveau dusol ou autour dune porte par exemple,pour lencoffrement bois double ,montre bien lintrt de disposer de com-paraisons quantifies.

Lindice daffaiblissement peut tre va-lupar calcul moyennant certaines hypo-thses laide de modles analytiquessimples. En basses frquences, lindicedaffaiblissement dpend de la loi demasse des parois. En hautes frquences,lindice daffaiblissement dpend de lamasse et de lamortissement des parois.

Entre ces deux zones, du fait de la pr-sence dune frquence critique lie auxcaractristiques des matriaux employs,lindice daffaiblissement devient trsfaible.

En basses frquences, la comparaisonentre calculs et mesures donne des rsul-tats acceptables: dans le cas des encoffre-ments Mtallique et Bois simple , l'at-tnuation mesure est trs proche de celleobtenue par la loi de masse en incidencenormale. Dans le cas de l'encoffrement Bois double , la loi de masse en inci-dence normale minimise l'attnuation.

La frquence critique est au-dessus dela bande danalyse dans le cas de l'encof-frement Mtallique . Elle est mal calculedans le cas l'encoffrement Bois simple .

En hautes frquences, au-dessus de lafrquence critique, les calculs analytiquesdonnent nouveau de trs bons rsultatsdans le cas de l'encoffrement Boissimple , mais avec une hypothse dechamp diffus et minimisent l'attnuation

dans le cas de l'encoffrement Boisdouble .

Globalement, les modles analytiquessimples permettent une bonne approxi-mation des performances acoustiquesdun encoffrement constitu de paroissimples, mtalliques ou en bois, mais sousvaluent lefficacitdans le cas de paroisdoubles.

Ces rsultats doivent tre temprs parle fait qu'il s'agit de gomtries simples, deparois homognes et de sources parfaites.Ils valident cependant les lois lmentaireset dmontrent qu'elles peuvent tre utili-ses pour le dimensionnement d'encoffre-ments simples ou le pr-dimensionnementd'encoffrements plus complexes.

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60


Rfrences gnrales

1. LESUEUR C. - Rayonnement acoustique des struc-tures. Paris, Ed. Eyrolles, 1988.

2. FAHY F. - Sound and structural vibration. London,Academic Press, 1985, 309 p.

3. MORSE P.M., INGARD K. - Theoretical acoustics.New York, Ed. Mc Graw-Hill, 1964, 927 p.

4. BERANEK L.L. - Noise and vibration control. NewYork, Ed. INCE, 1988, 832 p.

Normes

5. EN 349 - Scurit des machines. Ecartements mini-maux pour prvenir les risques dcrasement de partiesdu corps humain. Paris - La Dfense, AFNOR, 1993,7 p.

6. EN 418 - Scurit des machines. Equipement dar-rt durgence. Aspects fonctionnels. Principes deconception. Paris - La Dfense, AFNOR, 1993,10 p.

7. EN 547-1 - Scurit des machines. Mesures ducorps humain. Partie 1 : Principes de dtermination desdimensions requises pour les ouvertures destines au pas-sage de lensemble du corps dans les machines. Paris -La Dfense, AFNOR, 1997, 16 p.

8. EN 547-2 - Scurit des machines. Mesures ducorps humain. Partie 2 : Principes de dtermination desdimensions requises pour les orifices daccs. Paris - La

Dfense, AFNOR, 1997, 26 p.

9. EN 547-3 - Scurit des machines. Mesures ducorps humain. Partie 3 : Donnes anthropomtriques.Paris - La Dfense, AFNOR, 1997, 10 p.

10. ISO 6385 - Principes ergonomiques de la conceptiondes systmes de travail. Paris - La Dfense, AFNOR,1981, 4 p.

11. NF EN ISO 11546-1 - Acoustique. Dterminationde lisolement acoustique des encoffrements. Partie 1 :Mesurages dans des conditions de laboratoire (aux fins dedclaration) Paris - La Dfense, AFNOR,1996, 24 p.

12. NF EN ISO 11546-2 - Acoustique. Dterminationde lisolement acoustique des encoffrements. Partie 2 :Mesurage sur site (aux fins dacceptation et de vrifica-tion). Paris - La Dfense, AFNOR, 1996, 26 p.

13. NF EN ISO 9614 - Acoustique. Dtermination parintensimtrie des niveaux de puissance mis par dessources de bruit. Partie 1 : Mesurage par points. Partie2 : Mesurage par balayage. Paris - La Dfense,

AFNOR, 1996, 55 p.

BIBLIOGRAPHIE

A N N E X E I

ENCOFFREMENTS MTALLIQUES METAL ENCLOSURES

50

45

40

35

30

25

20

15

10125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Mtallique Simple

Mtallique Simple Ouvert

Frquence (Hz)

Pertesparinsertion

(dB)

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35

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20

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10125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Mtallique Simple Ouvert

Mtallique Simple avec Silencieux

Frquence (Hz)

Pertesparinsertion

(dB)

Fig. 1. Encoffrement ferm puis avec uneouverture. Comparaison des rsultats pourdeux configurations dencoffrement :mtallique simple ferm puis avec uneouverture 200 x 400 mm -Enclosure without, then with an opening. Comparisonof the results for two configurations: without opening,then with a 200 x 400 mm opening

Fig. 2. Encoffrement ouvert puis quipdun silencieux. Comparaison des rsultatspour 2 configurations dencoffrement :mtallique simple avec ouverture, sans puisavec silencieux - Enclosure with opening, thenwith silencer. Comparison of the results for two confi-

gurations: without silencer, then with silencer


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Cahiers de notes documentaires - Hygine et scurit du travail - N182, 1ertrimestre 2001

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45

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20

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101 25 1 60 2 00 2 50 3 15 4 00 5 00 6 30 8 00 1 00 0 12 50 1 60 0 20 00 2 50 0 31 50 4 00 0 5 00 0

Sans lamelle

Avec lamelles

Frquence (Hz)

Pertesparinsertion

(dB)

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45

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15

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

Vide

Encombrement 50%

Encombrement 70%

Frquence (Hz)

Perteparinsertion(dB

)

10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Ajout d'une Ouverture

Ajout d'une Ouverture avec silencieux

Frquence (Hz)

Diffrenceentrelespertesparinsertion(dB)

A N N E X E I ( S U I T E )

Fig. 3. Influence des lamelles en sortie desilencieux. Efficacits compares de len-coffrement mtallique simple ouvert avecsilencieux avant puis aprs lajout delamelles - Influence of the strips at the outlet of thesilencer. Compared performances of single open metalenclosure with silencer before and after addition ofstrips

Fig. 4. Encoffrement mtallique simple -Influence de lencombrement. Efficacitscompares de lencoffrement mtalliquesimple ferm vide puis avec un encombre-ment de 50 et 70 % -Single metal enclosure: influence of occupied space.Compared performances of enclosure empty, thenwith 50% to 70% occupied space

Fig. 5. Evolution de lefficacit avec lajoutdune ouverture puis dun silencieux.Rfrence : configuration ferme.Evolution : ajout dune ouverture, ajoutdun silencieux sur louverture -Change in efficiency with the addition of an opening,

then a silencerReference: closed configurationChange: addition of an opening, addition of a silencerto the opening


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10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

125100806350 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Ajout d'une Ouverture

Ajout d'une Ouverture avec silencieux + lamelles

Frquence (Hz)

Diffrenceentre

lespertesparinsertion(dB)

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Mtallique en L - Source dans Module 1



Frquence (Hz)

Perteparinsertion(dB)

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000




Frquence (Hz)

P

erteparinsertion(dB)

Fig. 6. Evolution de lefficacit avec unsilencieux muni de lamelles. Rfrence :configuration ferme. Evolution : ajout

dun silencieux muni de lamelles -Change in efficiency with a silencer with stripsReference: closed configurationChange: addition of an opening, addition of a silencerwith strips

A N N E X E I (S U I T E)

ENCOFFREMENTS MTALLIQUES - METAL ENCLOSURES

Fig.7. Efficacit des encoffrements fer-ms. Comparaison des rsultats avec lemodule mtallique en L pour diffrentespositions de la source -Efficiency of enclosures without openingComparison of the results with the metal L-shapedmodule for different source positions

Fig.8. Efficacit des encoffrementsouverts. Comparaison des rsultats avecle module mtallique en L pour diff-rentes positions de la source (louverture

est sur une des faces du module 1)Efficiency of enclosures with openingComparison of the results with the L-shaped metalmodule for different source positions (opening onone of the sides of module 1)


15/24

63


50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

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




Frquence (Hz)


10

5

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000



Frquence (Hz)

Diffrenceentrelespertesparinser

tion(dB)

Fig. 9. Efficacit des encoffrements ouvertsavec silencieux. Comparaison des rsultatsavec le module mtallique en L pour

diffrentes positions de la source (le silen-cieux est sur une des faces du module 1)Efficiency of enclosures with opening and sile ncerComparison of results with the L-shaped metal modulefor different source positions (silencer on one of thesides of module 1)

Fig. 10. Evolution de lefficacit aveclajout dune ouverture munie dun silen-cieux pour deux positions de la source.Rfrence : configuration ferme.Evolution : ajout dune ouverture quipedun silencieuxChange in efficiency with the addition of an openingwith silencer for twosource positionsReference: closed configurationChange: addition of an opening with silencer

A N N E X E I (S U I T E)


16/24

64


A N N E X E I I

ENCOFFREMENTS BOIS - WOODEN ENCLOSURES

60

50

40

30

20

10

0

125100806350 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Encoffrement pos

Encoffrement joint

Frquence (Hz)

P

erteparinsertion(dB)

Fig. 1. Encoffrement bois double paroi :efficacit de lencoffrement ferm etimportance des fuites. Evolution de leffi-cacit aprs la pose dun joint dtanchitau sol (mousse cellules fermes colles laide dun joint bitume) -

Double wooden panel enclosure: efficiency ofenclosure and importance of le akage. Changein efficiency after sound insulating treatment of thefloor (closed-cell foam stuck with a bitumen seal)

125100806350 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Double paroi

Simple paroi

Frquence (Hz)


60

50

40

30

20

10

0

Fig. 2. Encoffrement bois simple et doubleparoi : efficacit de lencoffrement fermet comparaison entre les deux types deparois -Single and double wooden panel enclosure: efficiencyof enclosure and comparison betwe en the two types of

panels

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

125100806350 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Panneau plein

Panneau vitr

Frquence (Hz)


Fig. 3. Encoffrement bois simple paroi.Impact de lajout dun panneau vitr :comparaison entre un encoffrement 4panneaux pleins et un encoffrement 3panneaux pleins et un vitr (double vitra-ge dpaisseur 6 x 10 x 8 mm) -Single wooden panel enclosure: impact of adding a

glazed panel. Comparison between an enclosurewith four solid panels and an enclosure with threesolid panels and one glazed panel (thickness ofdouble glazing 6 x 10 x 8 mm)


17/24


18/24

Fig. 7. Encoffrement bois simple paroi.Impact de la suppression du plafond.Comparaison entre deux encoffrementsidentiques, 4 parois pleines, le premieravec un plafond rigide, la second sansplafond -Single wooden panel enclosure: impact of removingthe ceiling. Comparison between two identicalenclosures composed of four solid panels, the firstwith a rigid ceiling, the second with no ceiling

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

125100806350 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Plafond simple paroi

Plafond supprim

Frquence (Hz)

Perteparinse

rtion(dB)

Fig. 8. Encoffrement bois simple paroi.

Impact de la modification du plafond.Comparaison entre deux encoffrementsidentiques, 4 parois pleines, le premieravec un plafond rigide, le second avec unplafond grossirement tanchifi (fauxplafond) -Single wooden panel enclosure: impact of modifyingthe ceiling. Comparison between two identicalenclosures composed of four solid panels, the firstwith a rigid ceiling, the second with a roughly sealedceiling (false ceiling)

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

125100806350 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Plafond simple paroi

Faux plafond

Frquence (Hz)

Perteparinsertion

(dB)

A N N E X E I I ( S U I T E)

ENCOFFREMENTS BOIS - WOODEN ENCLOSURES

66



19/24

67


Fig. 9. Encoffrement bois simple paroi.Impact de lajout dune ouverture.Comparaison entre deux encoffrementsidentiques, 4 parois pleines, le premieravec un plafond plein, le second avec uneouverture (0,48 x 0,24 m) dansle plafondSingle wooden panel enclosure: impact of adding anopening. Comparison between two identicalenclosures composed of four solid panels, the firstwith a solid ceiling, the second with a 0.48 x 0.24 mopening in the ceiling

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

125100806350 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Plafond plein

Plafond ouvert

Frquence (Hz)


A N N E X E I I ( S U I T E)

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

125100806350 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Plafond plein

Plafond ouvert quipd'un silencieux

Frquence (Hz)

Perteparinsertion(dB) Fig. 10. Encoffrement bois simple paroi.

Influence dune ouverture quipe dunsilencieux. Comparaison entre deuxencoffrements 4 parois pleines, le pre-mier avec un plafond plein, le secondavec une ouverture (0,48 x 0,24 m)quipe dun silencieux dans le plafondSingle wooden panel enclosure: influence of an ope-ning with silencer. Comparison between two enclo-sures composed of four solid panels, the first with asolid cei ling, the second with a 0.48 x 0.24 m openingwith silencer in the ceiling


20/24

68


AN N E X E I I I

COMPARAISONS ENTRE LES DIFFRENTS TYPES DENCOFFREMENTS -COMPARISONS BETWEEN THE DIFFERENT TYPES OF ENCLOSURES

50

45

40

35

30

25

20

15

10

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

Mtallique simple

Mtallique en L - Source en 2

Bois simple

Frquence (Hz)


Fig.1. Comparaison entre les diffrentstypes dencoffrements en configuration ferm .Comparaison des rsultats pour troisconfigurations dencoffrement : mtal-lique simple, mtallique en L avec lasource dans le module 2 et bois -Comparison between the different types of enclo-sures without opening. Comparison of the results forthree enclosure configurations: single me tallic, L-shaped metallic with the source in module 2, andwooden

50

45

40

35

30

25

20

15

10

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

Mtallique simpleMtallique en L - Source dans Module 2

Bois simple

Frquence (Hz)


Fig.2. Comparaison entre les diffrentstypes dencoffrements en configuration ouvert .Comparaison des rsultats pour troisconfigurations dencoffrement : mtal-lique simple, mtallique en L avec lasource dans le module 2 et bois -Comparison between the different types ofenclosures with opening. Comparison of the resultsfor three enclosure configurations: single metallic,L-shaped metallic with the source in module 2, andwooden

50

45

40

35

30

25

20

15

10

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

Mtallique simple


Bois simple

Frquence (Hz)


Fig.3. Comparaison entre les diffrentstypes dencoffrements en configuration ouvert aprs ajout dun silencieux.Comparaison des rsultats pour troisconfigurations dencoffrement : mtal-lique simple, mtallique en L avec lasource dans le module 2 et bois -Comparison between the different types of enclo-sures with opening with silencer added. Comparison

of the results for three enclosure configurations:single metallic, L-shaped metallic with the sourcein module 2, and wooden


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A N N E X E IV

COMPARAISONS CALCUL-MESURE -COMPARISON OF CALCULATION AND MEASUREMENT

1000

100

10

1

63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630

Bande d'octave (Hz)

Nombredemodes(-)

Mtallique simple

Mtallique en L - (3 caissons assembl s)

Bois simple

Fig. 1. Validit des hypothses de calcul :volution du nombre de modesacoustiques de cavit par bandesde tiers doctaveValidity of the calculation hypotheses: change in thenumber of acoustic cavity modes per third octaveband

120

100

80

60

40

20

0

12,5 20 40 63 100 160 250 40016 25 31,5 50 80 125 200 315 500 630

Frquence (Hz)

Nombredemodes

Mtallique simple

Mtallique en L

Bois simple

Fig.2. Validit des hypothses de calcul :volution du nombre de modes lastiquesdes parois de lencoffrementavec la frquenceValidity of the calculation hypotheses: change in thenumber of enclosure panel structural modeswith frequency

Fig.3. Comparaison calcul-mesure :efficacit calcule par la loi de massecompare lefficacit mesure. Cas delencoffrement mtallique simple -Comparison of calculation and measurement:efficiency calculated by the normal incidence masslaw compared to efficiency measured. Single metalenclosure

60

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

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

Mesure

Loi de masse en incidence normale

Loi de masse - 6 dB

Loi de masse en champ diffus

Frquence (Hz)

In

diced'affaiblissement(dB)


22/24

70


60

50

40

30

20

10

0

5063

80100

125 315400

500250

200160 630

8001000

12501600

20002500

31504000

50006300

Frquence (Hz)

Indiced'affaiblissement(dB)

Mesure

Loi de masse en incidence normale puis loi au dessus de fc en champ diffus

Loi de masse + 6 dB

Loi de masse - 6 dB

Fc frquencecritique

Fig. 4. Comparaison calcul-mesure :

efficacit calcule analytiquementcompare lefficacit mesure. Cas delencoffrement bois simple paroi -Comparison of calculation and measurement:efficiency calculated analytically compared toefficiency measured. Single wooden panel enclosure

60

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5063

80100

125 315400

500250

200160 630

8001000

12501600

20002500

31504000

50006300

Frquence (Hz)


Mesure

Calcul pour deux parois simples successives

Calcul + 6 dB

Calcul - 6 dB

Fig. 5. Comparaison calcul-mesure : effi-cacit calcule analytiquement compare lefficacit mesure.Cas de lencoffrement bois double paroi -Comparison of calculation and measurement:efficiency calculated analytically compared toefficiency measured. Double wooden panel enclosure

60

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5063

80100

125 315400

500250

200160 630

8001000

12501600

20002500

31504000

50006300

Frquence (Hz)


Mesure

Calcul numrique pour une paroi double

Calcul + 6 dBCalcul - 6 dB

Fig. 6. Comparaison calcul-mesure :efficacit calcule numriquementcompare lefficacit mesure.Cas de lencoffrement bois double paroi -Comparison of calculation and measurement:efficiency calculated numerically compared toefficiency measured. Double wooden panel enclosure

A N N E X E IV (S U I T E)

COMPARAISONS CALCUL-MESURE -COMPARISON OF CALCULATION AND MEASUREMENT


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71


40

35

30

25

20

15

10

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

Frquence (Hz)

Indice

d'affaiblissement(dB)

Mesure

Calcul avec une transparence totale de l'ouverture

40

35

30

25

20

15

10

5

0

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

Frquence (Hz)


R Calculavec une Transparence totale

R mesur

Fig. 7. Comparaison calcul-mesure :

efficacit cacule analytiquementcompare lefficacit mesure.Encoffrement avec ouverture. Cas delencoffrement mtallique simple avecouvertureComparison of calculation and measurement: effi-ciency calculated analytically compared to efficiencymeasured. Enclosure with opening: single metal

panel enclosure

Fig. 8. Comparaison calcul-mesure :efficacit calcule analytiquementcompare lefficacit mesure.Encoffrement avec ouverture.Cas de lencoffrement bois simple paroiavec ouverture -Comparison of calculation and measurement:efficiency calculated analytically compared toefficiency measured. Enclosure with opening: singlewooden panel enclosure

A N N E X E IV (S U I T E)


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INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE ET DE SCURIT- 30, rue Olivier-Noyer, 75680 Paris cedex 14

Tir part desCahiers de notes documentaires -Hygine et scurit du travail, 1er trimestre 2001, n182 - ND 2144 - 1 200 ex. VE-Paris

encoffrement nd2144

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