ISOLATION ACOUSTIQUE DES BÂTIMENTS

4-1 : GENERALITES

Soient deux locaux séparés par un mur. Une source sonore rayonne dans le local (1) appelé local d’émission et parvient dans le local (2) appelé local de réception après propagation aérienne puis solidienne.

 La transmission de l’énergie sonore entre les deux locaux se fait de trois façons différentes :

¨      Transmission directe : se fait à travers la paroi qui sépare les deux locaux

¨      Transmission indirecte : se fait à travers les parois latérales

¨      Transmission parasite : se fait par certain points singuliers (gaines techniques, entrée d’air, coffres des volets roulants, ….

Figure 4-1 : Transmission du bruit dans le bâtiment

 

4-2 : ISOLEMENT NORMALISE

4-2-1 : Isolement brut D_b

L’isolement brut est la différence entre le niveau de bruit L₁ dans un local d’émission et le niveau L₂ dans le local de réception :

 

 Cet isolement brut dépend de la fréquence, c’est pourquoi il est préférable de le mesurer par bandes d’octave

Une bonne isolation acoustique est lorsque le niveau sonore à la réception soit aussi faible que possible

 4-2-2 : Isolement normalisé ou standardisé

L’isolement normalisé est l’isolement brut corrigé en fonction de la durée de réverbération réelle T_r mesuré dans le local de réception et une durée de réverbération de référenceT₀ :

 

 Quelques valeurs de T₀ :

¨      Bâtiments d’habitation, santé, hôtels et enseignement : T₀ = 0,5 (s)

¨      Salle de sports de volume supérieur à 512m³ : T₀ = 0,14 V (V : volume de la pièce)

 Le tableau suivant donne les valeurs réglementaires de l’isolement des bâtiments d’habitations :

 

Tableau 4-1 : Valeurs réglementaires de l’isolement des bâtiments d’habitation

Avec :

¨      DnT,A : Isolement acoustique standardisé pondéré (A) pour les bruits aériens, exprimé en dB.

¨      DnAT : Isolement acoustique normalisé pondéré (A) pour les bruits aériens, exprimé en dB(A).

¨      L’nT,w : Niveau de pression pondéré « W » des bruits de choc, standardisé, exprimé en dB.

¨      LnAT : Niveau de pression pondéré des bruits de choc, standardisé, exprimé en dB(A).

4-3 : INDICE D’AFFAIBLISSEMENT D’UNE PAROI

4-3-1 : coefficient de transmission d’une paroi

On caractérise la performance d’isolement acoustique d’une paroi par son facteur de transmission   qui est le rapport entre la puissance acoustique transmise et la puissance acoustique incidente par la paroi :

 

 4-3-2 : Définition de l’indice d’affaiblissement R

La capacité isolante d’une paroi s’exprime à l’aide d’un indice d’affaiblissement acoustique noté R déterminé par la relation suivante :

Les parois qui séparent deux locaux sont rarement homogènes. Si la paroi n’est pas homogène (cloison contenant une porte par exemple), il faut dans ce cas calculer le coefficient de transmission moyenne :

 

 

 

 

4-3-3: Relation entre l’indice d’affaiblissement R  et l’isolement brut D_b

L’expression suivante permet de déterminer l’isolement brut en fonction de l’indice d’affaiblissement :

 

 avec:

• A₂: l’air d’absorption équivalente du local 2

 

• S_p : la surface de la paroi de séparation  de deux locaux

Le tableau suivant donne quelques valeurs de l’indice d’affaiblissement d’une paroi en béton :

 

Epaisseur de la paroi (cm)	10	12	14	16	18
Masse de la paroi (Kg/m²)	250	300	350	400	450
R (dB)	48	52	55	57	58

Tableau 4-2 : Valeurs de l’indice d’affaiblissement R d’une paroi en béton

 

4-3-4: Relation entre l’indice d’affaiblissement R et l’isolement normalisé D_n

L’expression suivante permet de déterminer l’isolement normalisé en fonction de l’indice d’affaiblissement :

 

 avec:

• V₂: le volume de local 2 en (m³)
  
• S_p : la surface de la paroi de séparation  de deux locaux en (m²)

 

4-4 : LOI DES MASSES ET DES FREQUENCES  

4-4-1: Cas d’une paroi simple

Les parois simples sont constituées d’un seul matériau (béton, carreau de plâtre, bloc béton, brique). Leur indice d’affaiblissement R n’est, en première approximation, fonction que de leur masse surfacique (en kg/m2) et de la fréquence. 

Les essais faites en laboratoire ont montrés que l’isolement d’une paroi augmente avec la mass m : on constate que lorsque la masse double, l’isolement augmente de 6 dB, on peut donc augmenter la masse surfacique d’une paroi pour obtenir un meilleur indice d’affaiblissement.

En fait, l’indice d’affaiblissement acoustique d’une paroi simple dépend aussi de sa rigidité à la flexion. Celle-ci introduit une chute d’isolement à une fréquence, dite critique.

Plus la paroi est rigide, plus la fréquence critique est basse. Plus elle est souple, et plus la fréquence critique est élevée.

 

                         Figure 4-2 : Principe de la fréquence critique

 

Le coefficient de transmission d’une paroi peut être calculé par la relation suivante :

 

 avec:

• μ : la masse surfacique de la paroi en (Kg/m²)
• f : la fréquence de l’onde en (Hz)
• ρ₀.c₀ : l’impédance acoustique de l’air en (Kg/m²s)

Compte tenu de l’expression de τ , on obtient :

 

Cette relation établit la loi dite « loi de masse et de fréquence ». Dans la pratique, on utilise la relation empirique suivante :

 

L’utilisation de ces formules pour déterminer l’indice d’affaiblissement ne donne pas des valeurs fiables, c’est pourquoi on utilise des courbes qui donnent l’indice d’affaiblissement acoustique en fonction de la fréquence et qui sont présentés sur la zone C 

4-4-2: Cas d’une double paroi 

4-4-2-1 : Règles de construction

Les parois doubles sont constituées de deux parois simples séparées par une lame d’air. Cette lame d’air peut être comblée avec un matériau. L’indice d’affaiblissement acoustique R de ces parois est fonction des caractéristiques suivantes :

¨      La masse de chaque parement.

¨      L’épaisseur de la lame d’air.

¨      L’épaisseur et la nature du matériau dans la lame d’air.

¨      La fréquence critique de chaque parement.

¨      Le type de liaisons (ponctuelles, linéiques, surfaciques), leur nombre et leur nature (rigides, souples…).

 

Figure 4-3 : Paroi double avec laine de verre

 Pour une paroi double, l’indice d’affaiblissement acoustique R atteint son minimum aux environs d’une fréquence appelée fréquence de résonance (f₀) et croît rapidement au-delà de cette fréquence, à condition que les liaisons soient faibles. Il sera donc conseillé de :

¨      Maintenir f₀ dans les fréquences les plus basses, c'est-à-dire en dehors de la gamme de fréquence usuelles.

¨      Limiter les liaisons entre parements.

4-4-2-2 : Calcul de l’indice d’affaiblissement

Pour un double paroi, l’indice d’affaiblissement acoustique R peut être estimé par la formule empirique suivante :

 

 4-4-2-3 : Fréquence de résonance pour une double paroi

La fréquence de résonance f₀ pour une double paroi est donnée par la formule suivante :

 

 avec:

• μ₁ et μ₂: les masses surfaciques des deux  parois en (Kg/m²)
• d : distance entre les deux parois en (m)