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Acoustique

1 Évolution de la norme
2 Acoustique et métal 
3 Repères
 - Définitions
 - Types de bruits
 - Modes de propagation
 - Décibel
 - Octave
 - Bruit rose
 - Bruit route
 - Isolation
 - Correction
 - Temps de réverbération
 - Aire d'absorption
  équivalente
 - Indice d'affaiblissement
 - Isolement acoustique
  standardisé pondéré
 - Niveau de pression
  acoustique pondéré
 - Principe de loi de masse

 ■ Définitions

Un son correspond à la perception d'une vibration de l'air par l'appareil auditif. D'un mélange complexe de sons naît un bruit, lequel peut provoquer une sensation, agréable ou non, en fonction de sa composition et de son intensité. Gênante, cette sensation est appelée nuisance sonore.

La fréquence, exprimée en Hertz, désigne le nombre de périodes par unité de temps et donc, pour un son, le nombre de vibrations par seconde. C'est l'inverse de la période T.

 ■ Types de bruits

Définis à partir de l'origine de leurs vibrations, trois types de bruits existent en acoustique appliquée au bâtiment :

 ■ Modes de propagation

A l'émission d'un bruit dans un local, les vibrations atteignent les parois qui les diffusent, à leur tour, à l'air des locaux voisins.
Cette transmission du bruit peut s'effectuer selon trois modes :

 ■ Décibel

Unité sans dimension, notée dB, elle exprime sous forme logarithmique le rapport de deux puissances acoustiques.
Pour la rapprocher de la perception humaine, cette mesure fait l'objet d'une pondération et est alors exprimée en décibels A (dB(A)).

 ■ Octave

Intervalle de fréquence dont la plus haute fréquence est le double de la plus basse. Ainsi l'octave centrée sur 500 Hz regroupe les fréquences entre 375 Hz et 750 Hz. Pour le bâtiment, les octaves couramment utilisées sont 125, 250, 500, 1000, 2000 et 4000 Hz.

 ■ Bruit rose

Spectre de bruit dont la répartition en tiers d'octave est identique en décibels.

 ■ Bruit route

Spectre de bruit dont la répartition en tiers d'octave est représentative d'un bruit routier moyen.

 ■ Isolation

C'est l'action qui consiste à limiter la transmission des bruits entre deux locaux. L'isolation acoustique apportée par une paroi est donc sa faculté à s'opposer à la transmission des bruits d'un côté à l'autre.

La performance de la paroi est exprimée par son indice d'affaiblissement acoustique RW + C (dB). L'isolement sur chantier est toujours inférieur à l'indice mesuré en laboratoire :

DnT,A = RW + C - (transmissions latérales + transmissions parasites) - K
Avec K : (fonction de la géométrie et de l'équipement du local de réception)

 ■ Correction

C'est l'action qui consiste à traiter les réflexions à l'intérieur du local d'émission par la modification des capacités d'absorption et de réflexion des parois.

 ■ Temps de réverbération

Exprimé en secondes, c'est le temps nécessaire pour que le niveau sonore dans le local diminue de 60 dB après arrêt de la source sonore. Cette caractéristique d'un local est dépendante de son volume et des performances d'absorption des parois.

Formule de Sabine

Pour le logement, la durée du temps de réverbération de référence est égal à 0,5 s.

 ■ Aire d'absorption équivalente

L'aire d'absorption équivalente d'un revêtement correspond à la valeur de l'aire du matériau parfaitement absorbant de même capacité d'absorption acoustique. Elle est donnée par le produit de :

αW est caractéristique du matériau.

 ■ Indice d'affaiblissement

 ■ Isolement acoustique standardisé pondéré

Exprimés en dB, il existe deux indices pour les bruits aériens. Dans ces deux cas, la performance à atteindre doit être supérieure ou égale.
Pour l'intérieur, DnT,A permet de caractériser l'isolement acoustique entre deux locaux par rapport à un bruit rose émis.
Pour l'extérieur, DnT,A,r permet de caractériser l'isolement acoustique entre un local et l'extérieur par rapport à un bruit route émis.

 ■ Niveau de pression acoustique pondéré

Concernant les bruits d'impact, L'nT,w, exprimé en dB, permet de quantifier le niveau de bruit reçu à l'intérieur d'un local. La performance à atteindre doit donc être inférieure ou égale.

 ■ Principes de la loi de masse

• Une paroi simple a un indice d'affaiblissement acoustique R global en dB(A) qui augmente avec sa masse surfacique (ms en kg/m²). Cette évolution dépend aussi du spectre d'émission choisi bruit rose ou bruit route.

• Une paroi double possède un indice R supérieur à celui d'une paroi simple de même masse surfacique. Dans ce cas, cet indice dépend de :
- la masse surfacique de chaque parement,
- l'épaisseur de la lame d'air séparant les parements,
- l'épaisseur de l'absorbant acoustique,
- la fréquence critique fc de chacun des parements.

Les deux premiers paramètres illustrent le principe d'un système « masse-ressort-masse ».
L'ensemble constitué a une fréquence propre et lorsque l'une des parois est soumise à une vibration de même fréquence il y a apparition d'un phénomène de résonance.

Cette fréquence de résonance est donnée par :
avec d (en m), la distance entre les parements et m1 et m2 (en kg/m²)

Pour que R soit bon, il faut que fo tende vers la fréquence la plus basse possible, c'est-à-dire que la distance et/ou la masse surfacique augmente.
Dans le même temps, les ondes stationnaires formées au sein de la lame d'air engendrent des perturbations de l'indice R. La fréquence de résonance de la lame d'air, définie par doit être rejetée dans le domaine des aigus conduisant à réduire la distance entre les parements.

Pour s'opposer à cette conclusion contradictoire, on fait appel au troisième paramètre : la mise en place d'un absorbant acoustique qui amortit les ondes stationnaires à l'origine des phénomènes de résonance de la lame d'air.

Enfin le quatrième paramètre est la fréquence critique fc, propre à chaque parement (dépendante des caractéristiques du matériau : épaisseur, module d'élasticité, masse volumique, ...).
Une chute de l'indice R est observée lorsque l'on atteint cette fréquence.

Exemples d'illustration de l'indice R

Les figures ci-contre montrent l'évolution comparée des mesures de l'indice R entre une paroi simple (béton) et deux parois doubles avec laine minérale pour une épaisseur constante.
Paroi simple (béton, ms = 325 kg/m²) : les courbes d'indice d'affaiblissement n°1 -continu noir- sont issues de valeurs estimées à partir de mesures in situ (source : logiciel Acoubat v2.0-CSTB).
Paroi double (cloisons sèches à double ossature et laine minérale,
ms = 48 kg/m²) : les courbes d'affaiblissement n°2 -pointillé noir- sont tirées de valeurs estimées à partir de mesures en laboratoire (source : logiciel Acoubat v2.0-CSTB).
Paroi double (cloisons sèches à double ossature et laine minérale,
ms = 42 kg/m²) : les courbes d'affaiblissement n°3 -continu bleu- proviennent de mesures en laboratoire (source : Lafarge Plâtres).

Les parois doubles sont plus performantes que la paroi simple à épaisseur constante. Cependant, on note une chute de l'indice d'affaiblissement pour les parois doubles dans le domaine des fréquences aiguës aux alentours de 3000 Hz, illustrant la fréquence critique fc.

Comparaison d'indices d'affaiblissement acoustique R(dB) entre différentes parois séparatives de 140 mm d'épaisseur

Comparaison d'indices d'affaiblissement acoustique R(dB) entre différentes parois séparatives de 160 mm d'épaisseur

Comparaison d'indices d'affaiblissement acoustique R(dB) entre différentes parois séparatives de 180 mm d'épaisseur

1 Évolution de la norme
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3 Repères
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