L’acoustique pour l’architecte …

1° Un rappel de quelques notions de base… Le bruit que nous entendons est mesuré en décibel. On parle du « niveau sonore d’une ambiance ».

dB Le bruit que nous entendons est un mélange de sons de fréquences diverses. Pour le décrire, on mesure le « spectre sonore », en dB par bande de 1/3 d’octave.

Par exemple, l’octave centrée sur 500 Hz reprend tous les sons de 354 à 707 Hz. Elle se décompose en trois 1/3 d’octaves centrées sur 400, 500 et 630 Hz. Le « la » du diapason est un son pur d’une fréquence de 440 Hz.

Un moteur produit des vibrations de basse fréquence. Le cri strident d’une jeune fille est un son de haute fréquence !

Addition de 2 sources sonores : 60 dB + 45 dB = 60,2 dB 60 dB + 54 dB = 61 dB 60 dB + 60 dB = 63 dB

Les courbes rouges sont des courbes d’égale perception par notre oreille. L’oreille entend donc moins bien les basses fréquences...

… donc les niveaux de qualité sonore intérieure en tiennent compte : ce sont les courbes de NR (Noise Rating)

Exemple : le spectre sonore de l’équipement mesuré est du niveau NR 66

Le niveau sonore recherché peut être défini : NR 20 Conditions excellentes d'écoute, salles de concerts, studios d'enregistrement NR 25 Très bonnes conditions d'écoute, auditoires, théâtres, églises, salles de conférence NR 20 - 30 Condition de séjour, de repos, de sommeil, maisons d'habitation, hôtels, appartements NR 30 - 35 Bonnes conditions d'écoute, bureaux de direction, salles de classe, bibliothèques NR 35 - 40 Conditions d'écoute normales, grands bureaux, restaurants calmes, commerces NR 40 - 45 Conditions d'écoute modérées laboratoires, restaurants, bureaux de dessin NR 45 - 55 Conditions de travail acceptables avec un minimum de compréhension de la parole NR 50 - 70 Usines, atelier Exemple : lorsque l’architecte commandera un climatiseur pour un bureau, il imposera NR 35 dans le cahier des charges… … et le vérifiera par mesure dans le bureau à 1 mètre de l’appareil.

On distingue deux sources de bruit dans le bâtiment : Le bruit aérien :                                                                                                        Le bruit d’impact :

2° Une conception acoustique de qualité ? 1° - par une bonne organisation des espaces 2° - par une isolation correcte des parois 3° - par une réverbération optimale des parois intérieures

Une bonne organisation des espaces 1- l'emplacement des équipements : Exemple 1 : un groupe frigorifique en terrasse sera placé au dessus des circulations communes plutôt qu'au dessus d'une pièce principale.

Une bonne organisation des espaces 2 - l'emplacement des locaux : Exemple 1 : une chambre ne doit pas être placée à côté d’une cage d’escalier, encore moins d’une cage d’ascenseur ! (paroi de catégorie « I »… voir ci-après)

Exemple 2 : L’emplacement des salles de bains sera tel que les gaines de ventilation, descentes d'eau et alimentations ne sont pas en contact direct avec les pièces principales du logement :

Ex 1 : les deux pièces sont séparées 3 - La création de sas acoustiques : Ex 1 : les deux pièces sont séparées par des placards Ex 2 : les deux pièces sont séparées par une penderie, …et par 3 portes.

Ex 3 : les bruits de la salle de bains sont affaiblis par les espaces de rangement.

4 – La présence de portes On sera attentif à ce que au moins 2 portes séparent une chambre d'un séjour (souvent oublié lorsque les chambres à l'étage sont distribuées par un escalier donnant directement sur le séjour…)

5 - La limitation du contact entre locaux sensibles Diviser en deux la paroi séparative procure un gain d'isolement aux bruits aériens de 3 dB

6 – Le traitement des faux-plafond Prolonger verticalement la cloison par une barrière acoustique dans le faux-plafond.

Une isolation correcte des parois - La paroi doit être lourde. - A masse totale égale, il vaut mieux une paroi « double ».

Loi des fréquences : augmentation du frein acoustique de 4 dB/octave Les hautes fréquences sont mieux arrêtées … mais chute à la fréquence critique de la paroi…

Loi des masses : augmentation du frein de 4 dB par doublement de la masse … et déplacement de la fréquence critique …

IMMEUBLE D'HABITATION 1) Locaux d'un logement A Chambre à coucher Living Salle à manger Cuisine Salle de jeu Salle de bain WC Locaux d'un logement B Cage d'escalier, trémie d'ascenseur Façades et Cat. 2 55 dB(A) < Leq 65 dB(A) pignons Cat. 3 65 dB(A) < Leq 75B(A) Cat. 4 Leq > 75 dB(A) Parois Salle de bain, WC intérieures du logement A Living, Salle à manger Les exigences de qualité des parois dans la norme belge…

Ces classes de paroi correspondent à des niveaux de frein acoustique. COMPARAISON ENTRE LES CATEGORIES BELGES ET LES INDICES UNIQUES EUROPEENNES POUR LES BRUITS AERIENS Catégories de la NBN S 01-400 Rw selon Impression subjective dans le local adjacent (en laboratoire) EN ISO 717-1      I a 62 dB Radio fort est inaudible I b 57 dB Radio normal est inaudible II a 54 dB Radio normal est audible II b 49 dB Conversation forte pouvant être à peine comprise III a 45 dB Conversation normale pouvant être à peine comprise III b 40 dB Conversation normale facilement compréhensible IV a 35 dB Même lorsque l'on parle tout bas, on peut encore comprendre IV b 30 dB On entend tous les détails Ces classes de paroi correspondent à des niveaux de frein acoustique.

Indice Rw de la paroi ? Un simple vitrage présente un indice Rw = 32 dB (= valeur à 500 Hz)

On peut donc convertir le tableau de la norme belge en Rw équivalents. IMMEUBLE D'HABITATION Locaux d'un logement A Chambre à coucher Living, Salle à manger Cuisine Salle de jeu Salle de bain, WC Locaux d'un logement B 52 / 47 Cage d'escalier, trémie d'ascenseur 59 / 54 44 / 39 Façades et pignons Cat. 2 (55 dB(A) < Leq < 65dB(A)) 36 / 31 31 / 26 26 / - Cat. 3 (65 dB(A) < Leq < 75B(A)) 41 / 36 Cat. 4 ( Leq > 75 dB(A)) 41 / 41 Parois intérieures du logement A 35 / 30 Living, Salle à manger On peut donc convertir le tableau de la norme belge en Rw équivalents.

PAROIS SIMPLES blocs plâtre 7 cm 10 cm Blocs béton cellulaire (enduit) 9 cm 14 cm 19 cm Briques perforées Briques Blocs béton lourd PAROIS DOUBLES Plâtre 7-2-8 8-6-8 10-6-8 avec laine Béton cellulaire 14-5-9 14-5-9 avec laine Maçonnerie kg/m² 70 100 80 120 150 220 340 230 460 130 160 180 170 175 400 NBN S01-400 IVb IIIb IVa IIIa IIb  Par exemple entre 2 appartements

Principe de la paroi double La désolidarisation génère la qualité du frein acoustique.

Même épaisseur, d’où les fréquences critiques se superposent… De plus, une nouvelle fréquence de résonnance apparaît : celle de la loi « masse-ressort-masse »

Les fréquences critiques se compensent, la fréquence de résonance diminue, Le frein de la paroi double croît de 6 dB/octave.

Exemple d’une cloison efficace : double fixation indépendante.

De même, pour doubler une paroi existante : Une ossature indépendante est meilleure que le collage d’une deuxième paroi.

Ici encore, la désolidarisation est plus importante que la masse.

A noter tout l’impact d’une fente dans une paroi. (le bruit est une mise en vibration de l’air...)

Passage par les parois latérales Tout se complique encore : le bruit peut passer par des voies latérales…

Exemple : passage par le plancher entre appartements Le son aérien et les bruits d’impacts sont transmis par les planchers.

Si présence d’un béton commun porteur, mettre une chape flottante : une couche de matériau résilient est placée entre chape et dalle.

Et la maison « bois »… ?

Rw = 25 dB Rw = 39 dB Rw = 51 dB Rw = 59 dB

Une réverbération optimale des parois intérieures : c’est la correction acoustique des ambiances

durée de réverbération = « temps que met le son pour mourir » = pour diminuer de 60 dB La correction acoustique : c’est l’adaptation de la durée de réverbération à l’usage du local.

Le coefficient d'absorption (à 1000 Hz) du marbre est de 0,01. Ce matériau est donc très réverbérant.

Les matériaux fibreux absorbent bien, surtout les hautes fréquences, Le local est dit « sourd », seul le son direct est perçu.

Dans cette salle d’audience, les parois sont traitées pour que le temps de réverbération soit inférieur à 1 seconde.

Mettre des éléments en saillie pour rompre la réflexion entre parois Il faut au moins traiter 3 faces adjacentes d’une salle parallélépipédique.

Le son réfléchi risque d’arriver plus de 0,05 sec Le son réfléchi risque d’arriver plus de 0,05 sec. après le son direct : il ya aura un écho. Absorbant Le chemin réfléchi est diminué (plafond) ou absorbé (fond de la salle).

« Je rêvais d’une maison à la campagne, près de Gosselies… »