Introduction à l’acoustique du bâtiment

1 L E S E S S E N T I E L S D E L' H A B I TAT 5. Introduction l' acoustique du b timent DITION 2012. L E S E S S E N T I E L S D E L' H A B I TAT 5 Introduction l' acoustique du b timent Dans le domaine du b timent, les nuisances sonores telles que les bruits de circulation, de pas, de conversation, d' quipements sont la source de d sagr ments qui peuvent aller d'une d gradation de la qualit de vie, des r percussions directes sur la sant des occupants. Aujourd'hui les tudes montrent que 54%. des fran ais sont g n s par le bruit provenant du voisinage ext rieur et 85% par des bruits venant de leur propre logement1. La lutte contre les bruits est donc devenue un enjeu important qui se traduit par des r glemen- tations, des normes acoustiques qui xent des performances acoustiques minimales atteindre . l'int rieur des b timents pour garantir un confort acoustique aux occupants et usagers.

2 Les performances acoustiques s'expriment au moyen d'un grand nombre d'indices qui caract risent les produits, les locaux, les ph nom nes d'isolation, de correction : RA, DnTA, w, DL, . sont autant d'indices qu'il faut appr hender pour comprendre les obligations r glementaires. Cet ESSENTIEL DE L'HABITAT vous propose de retrouver une pr sentation des principaux ph nom nes rencontr s dans le domaine de l' acoustique du b timent ainsi que les d nitions des principaux indices utilis s. Vous retrouverez les exigences r glementaires dans l'ESSENTIEL DE L'HABITAT d di aux b timents d'habitation neufs. SOMMAIRE. Les notions essentielles de l' acoustique .. Page 3. > Les niveaux de bruits .. Page 4. > Le fonctionnement acoustique des parois .. Page 7. > Les sources et modes de propagation du bruit .. Page 8. > Le traitement acoustique des locaux .. Page 10. Les indices utilis s dans le domaine de l'isolation acoustique .

3 Page 12. > Caract riser les bruits a riens .. Page 13. > Caract riser les bruits d'impacts .. Page 16. > Les bruits d' quipements .. Page 18. > L' mergence du bruit .. Page 19. Les indices utilis s dans le domaine de la correction acoustique .. Page 20. > L'intelligibilit de la parole .. Page 25. 1. Etude Placoplatre men e en 03/2011 aupr s d'un chantillon de 1000 personnes repr sentatives de la population fran aise. 2 Saint-Gobain Les notions essentielles de l' acoustique L E S E S S E N T I E L S D E L' H A B I TAT 5 Introduction l' acoustique du b timent Pr alable l' acoustique du b timent, ces quelques d finitions permettent de mieux appr hender les valeurs et unit s utilis es pour caract riser les produits, syst mes et exigences r glementaires. Le son Le son s'est la sensation auditive engendr e par une onde acoustique qui se propage dans un milieu. L'onde acoustique r sulte d'une vibration de l'air due une suite de pression et de d pression.

4 Tout son r sulte de la vibration d'un corps. Dans l'air, la vibration des mol cules se transmet de proche en proche depuis la source jusqu' l'organe de r ception qui peut tre un appareil de mesure ou l'oreille humaine. Le son est caract ris par son niveau et sa fr quence. Le niveau sonore : Le niveau sonore ou niveau de pression acoustique (Lp). caract rise l'amplitude du son. Le niveau sonore s'exprime en Pascal (Pa). L' chelle de percep- tion de l'oreille humaine tant tr s vaste, on utilise dans la pra- tique une chelle logarithmique pour caract riser l'amplitude sonore. Cette chelle r duite s'exprime en d cibel (db). Le niveau sonore permet de d finir la puissance d'un son. Illustration de di rence de niveau de bruit entre une voiturette et une voiture La fr quence sonore : au sein de l'onde sonore la pression fluctue un certain nombre de fois autour de la pression atmosph rique.

5 Le nombre de fluc- tuations par seconde d fini la fr quence du son en hertz (Hz). La p riode t est le temps entre 2 fluctuations en seconde Plus la p riode t est longue, plus la fr quence est basse : on obtient un son grave. a l'inverse si la p riode t est courte la fr quence est lev e : on obtient un son aigu. Illustration le son grave d'un violoncelle et le son aigu d'un triangle 3 Saint-Gobain Les notions essentielles de l' acoustique L E S E S S E N T I E L S D E L' H A B I TAT 5 Introduction l' acoustique du b timent La perception d'un son Le seuil d'audibilit de l'oreille humaine permet la perception des sons dont la fr quence se situe entre 20 et 20 000 Hz : du bourdonnement (d'un moteur diesel par exemple) basses fr - quences (20-200 Hz) assez mal per u par l'oreille humaine, aux chuintements (d'une bouilloire par exemple) aux fr quences aigu s (2 000 20 000 Hz).

6 La parole et la musique, tr s bien per- ues par l'oreille, ont des fr quences m diums (200 2 000 Hz). Les fr quences tudi es dans le cadre de l' acoustique du b timent se situent entre 100 et 5 000 Hz. Les niveaux de bruit L'analyse du bruit : du spectre du bruit au niveau sonore global Dans l' acoustique du b timent, on rencontre rarement un son pur, d'une seule fr quence et avec une puissance propre. on observe plut t des m langes de sons de fr quences et niveaux de puissances diff rents : des bruits. La mesure acoustique r alis e dans un b timent ou dans un laboratoire l'aide d'un sonom tre fournit un spectre du bruit : il repr sente le niveau sonore pour toutes les fr quences mesur es. Pour faciliter les changes et les comparaisons au quotidien, le spectre du bruit est analys conventionnellement par bande de tiers d'octave et/ou bande d'octave, puis trait math matiquement pour obtenir le niveau sonore global en db ou db(a)1.

7 C'est ce niveau sonore global que nous utilisons au quotidien pour classifier, comparer et additionner les performances acoustiques entre elles. 1 Le dB(A) tant issu d'une pond ration rendant compte de la sensibilit de l'oreille humaine. 4 Saint-Gobain Les r gles d'addition des niveaux de bruits Le niveau sonore s'exprime selon une chelle logarithmique, les r gles d'addition classiques ne s'appliquent donc pas aux niveaux de bruit. Par exemple, deux conversations identiques et simultan es, dont le niveau sonore est de 50 dB, ne donneront pas un niveau sonore de 100 dB, mais un niveau sonore de 53 dB. Voici les r gles d'addition applicables en fonction des niveaux de bruit consid r s : Si les bruits sont de niveaux tr s diff rents Si l' cart des niveaux de bruit est sup rieur 10 dB, le bruit le plus fort masque le plus faible. C'est l'effet de masquage . lorsque qu'un son est rendu inaudible par un autre.

8 Exemple : Deux bruits de niveaux tr s diff rents. Si les bruits sont de niveaux voisins ( cart < 10 dB). Si les niveaux de bruit sont similaires, l' valuation du niveau de bruit r sultant se fait par addition au niveau de bruit le plus fort d'une valeur donn e dans le tableau suivant : Diff rence entre deux niveaux sonores (en dB) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9. Valeur ajouter au niveau le plus fort (en dB) 3,0 2,6 2,1 1,8 1,5 1,2 1,0 0,8 0,6 0,5. Exemples : Deux sources avec une diff rence de niveau nulle : 10 sources avec une diff rence de niveau nulle : 5 Saint-Gobain Les notions essentielles de l' acoustique L E S E S S E N T I E L S D E L' H A B I TAT 5 Introduction l' acoustique du b timent L' chelle des niveaux de bruit L' chelle des niveaux de bruit ci-dessous permet d'organiser des bruits courants en fonction de la perception de l'oreille hu- maine : de l'ambiance calme d'une conversation voix basse aux nuisances sonores provoqu es par un avion au d collage.

9 Le confort acoustique : Le confort acoustique est une notion subjective qui d pend de la perception de chaque individu. > Cette perception sera influenc e par divers facteurs : le m me bruit pourra tre per u par un individu comme une nuisance sonore du fait de sa dur e d'exposition ce bruit, de son mergence durant une p riode de sommeil ou du souvenir attach ce bruit . Exemple de facteur influen ant la perception d'un bruit : Dur e d'exposition Emergence bruits non d sir s Effet cocktail bruits repr sentant d'un bruit faible du danger, un souvenir . > il est important de prendre en compte ces notions de physiologie et de psychologie dans l' acoustique (domaine de la psycho acoustique ), car elles mettent en lumi re la difficult de traiter parfois des probl mes de nuisances sonores car la perception des bruits par l'oreille humaine, seul organe humain toujours en activit , n'est pas purement rationnelle.

10 6 Saint-Gobain Le fonctionnement acoustique des parois Le cas des parois simples : la loi de masse exp rimentale et la fr quence critique Exemple de parois simples : Voile b ton de 16cm Verre 8 mm d' paisseur Rw (C ; Ctr) = 59 (-2 ; -6) dB Rw (C ; Ctr) = 32 (-1 ; -2) dB. Les parois simples sont constitu es d'un seul mat riau, leurs performances acoustiques varient selon la nature et la masse surfacique de ce dernier. Selon une loi exp rimentale dite loi de masse , leur indice d'affaiblissement acoustique (R) varie avec la fr quence. La fr quence critique est la fr quence laquelle la paroi pr sente l'affaiblissement acoustique le plus faible. Au-del de cette fr quence l'indice d'affaiblissement croit de fa on lin aire. La fr quence critique doit tre en dessous de 100 Hz pour que la paroi soit performante acoustiquement. Cette fr quence peut tre abaiss e en augmentant l' paisseur de la paroi simple.