Pédagogie

L’acoustique est un domaine passionnant mais parfois difficile à appréhender.
En voici plusieurs raisons :

Multiplicité des cibles et des indicateurs acoustiques
Interaction entre les cibles acoustiques
Interaction avec presque tous les corps d’état du bâtiment

Cette page pédagogie donne un aperçu des notions techniques abordées fréquemment par les acousticiens. Nous pensons que ceci favorise une bonne communication. N’hésitez pas à nous solliciter pour toutes questions.

Généralités

Amplitude | Variation de la pression

Pédagogie - Amplitude

L’amplitude de la variation de pression par rapport à un niveau d’équilibre induit une sensation de volume sonore. La pression s’exprime en Pascal (Pa).

Fréquence | Longueur d’onde

Pédagogie - Fréquence

La fréquence s’exprime en Hertz (Hz) et représente un nombre de répétitions par unité de temps. Fréquence et longueur d’onde λ sont reliées entre elles par λ = c/f.

Pourquoi le décibel – dB ?

L’oreille humaine est sensible à des variations de pression sur une échelle étendue et peu pratique à manipuler. L’utilisation du décibel permet de comparer plus facilement les valeurs grâce à une échelle logarithmique :

Niveau de pression acoustique Lp = 10xLog (p²/p0²)

Il est plus aisé de parler de 40 dB, que de 0,002 Pa…

Acuité et décomposition spectrale

L’oreille humaine perçoit des sons compris entre 20 Hz et 20 kHz environ.
Afin de simplifier l’analyse spectrale, le spectre est décomposé en bandes de tiers d’octave ou en bandes d’octave. Bandes d’octaves couramment utilisées en acoustique du bâtiment :

63 Hz | 125 Hz | 250 Hz | 500 Hz | 1 kHz | 2 kHz | 4 kHz

Pourquoi le décibel A – dB(A) ?

Le décibel A – noté dB(A) – a été introduit pour prendre en compte la sensibilité de l’oreille humaine en fonction des fréquences. La pondération A permet de transformer dB en dB(A).

Nous sommes plus sensibles dans les moyennes fréquences que les basses fréquences.

Le dB(A) est très utilisé pour exprimer des niveaux sonores car il est plus représentatif de notre ressenti.

Échelle de niveau sonore

Pédagogie - Echelle sonore

Addition de niveau sonore

La définition du décibel, avec son échelle logarithmique, implique certaines règles pour l’addition des niveaux sonores :

70 dB + 70 dB = 73 dB
70 dB + 60 dB = 70 dB

Un doublement de l’énergie implique un gain de +3 dB.
Lorsque l’écart est < 10 dB, l’impact est négligeable.

Niveau de pression LAeq

Le niveau de pression acoustique des sources de bruit fluctue dans le temps.

Le niveau de pression acoustique équivalent LAeq,T permet de caractériser par une seule valeur ces fluctuations en intégrant le signal sonore sur une période donnée T.

Perception des écarts de niveau sonore

Un écart de 1 dB est faiblement perceptible
Un écart de 3 dB est significatif
Un écart de 10 dB est très important

Acoustique des salles

Durée de réverbération (Tr)

Le Tr correspond à la durée nécessaire pour obtenir une décroissance de 60 dB après extinction du son. En anglais il est nommé RT60 (Reverberation Time).

un local avec un Tr élevé est dit réverbérant
un local avec un Tr faible est dit « sec »

La durée de réverbération est une grandeur essentielle en acoustique des salles.

Coefficient d’aborption α et αw

Le coefficient α caractérise la performance d’absorption acoustique d’un matériau par bande d’octave ou de tiers d’octave. Il varie de :

0 (absorption nulle) à 1 (absorption maximale)

Le coefficient αw permet de caractériser en une valeur unique la performance d’absorption acoustique d’un matériau. Il varie également de 0 à 1.

Diffusion

C’est la part d’énergie réfléchie non spéculaire par rapport à la part d’énergie totale réfléchie.

En pratique, plus une salle comporte d’irrégularités de surfaces plus il y a de diffusion.

La diffusion a un impact sur la durée de réverbération et sur l’homogénéité du champ acoustique.
Le travail sur les formes des salles et des accidents est très important pour l’acoustique des salles musicales.

Aire d’absorption équivalente

L’aire d’absorption équivalente AAE d’une surface est donnée par la formule :

AAEi = αi x Si
Si désigne la surface considérée (en m²)
αi son indice d’évaluation de l’absorption

Ce critère est utilisé dans plusieurs textes réglementaires (typiquement pour les circulations communes) et dans le référentiel HQE.

Intelligibilité de la parole

Le critère le plus courant utilisé pour caractériser l’intelligibilité de la parole est le STI (Speech Transmission Index). Il varie de 0 (très mauvais) à 1 (excellente intelligibilité). Pour une même source sonore, le STI est principalement influencé par :

la durée de réverbération (un local trop réverbérant est défavorable)
le niveau de bruit de fond (ce dernier peut masquer le signal utile)

Atténuation | Décroissance sonore

La durée de réverbération ne suffit pas pour traduire l’atténuation du son dans certains espaces.

L’atténuation par doublement de la distance est exigée pour la correction acoustique des locaux de travail bruyants (>85 dB(A)).

La NF S 31-199 décrit un critère d’atténuation poste à poste ou entre groupes de travail pour caractériser la décroissance sonore dans les open space.

Autres critères en acoustique des salles

Les critères présentés ci-avant sont les plus courants en acoustique des salles.
Il existe d’autres critères utilisés dans la conception de l’acoustique des salles :
EDT, Clarté C80, Force sonore G…

Isolation acoustique

Pour cette partie isolation, nous précisons à chaque rubrique si le critère est mesurable in-situ, ou bien mesurable en laboratoire. Attention, il ne faut surtout pas confondre ces indicateurs. Une cloison testée à 47 dB en laboratoire ne permettra pas d’atteindre un isolement in-situ de 47 dB (sauf exceptions!), mais un isolement plus faible lié au cumul des transmissions latérales et des éventuelles transmissions parasites. Pour ordre de grandeur : il est courant de perdre de 5 à 7 dB entre la valeur laboratoire et la valeur in-situ mais les pièges et les cas particuliers sont nombreux.

Indices RA et RA,tr

Les indices d’affaiblissements RA et RA,tr sont mesurés en laboratoire. Les mesures en laboratoires permettent de réduire considérablement les pertes par transmissions latérales, afin de caractériser uniquement l’élément testé.

Les essais laboratoires sont présentés sous la forme
Rw (C;Ctr) | avec RA= Rw+C et RA,tr= Rw+Ctr

Isolements DnT,A et DnT,A,tr

Les isolements acoustiques DnT,A et DnT,A,tr sont mesurés in-situ. Ils prennent donc en compte l’ensemble des transmissions sur site (cloisons, planchers, façades, éventuelles fuites…). Ces indices sont normalisés par rapport à une durée de réverbération de référence (souvent T0 = 0,5 s).

Les essais réalisés in-situ sont présentés sous la forme
DnT,w (C;Ctr) | DnT,A= DnT,w+C et DnT,A,tr= DnT,w+Ctr

RA et DnT,A sont utilisés le plus souvent pour les isolements au bruit aérien intérieur.
RA,tr et DnT,A,tr sont utilisés le plus souvent pour les isolements au bruit aérien extérieur, ou isolement de façade.

R et DnT sont mesurées par bandes de tiers d’octaves ou bandes d’octaves, puis convertis en indice unique (RA, DnT,A…) grâce à l’utilisation d’une courbe de référence. Ceci permet de faciliter les échanges et les comparaisons.

Indice Dn,f,w+C

Cet indice permet de caractériser les transmissions via les jonctions filantes (« f » pour filant pour mémo technique). Le Dn,f,w+C est utilisé par exemple pour les faux plafonds filants, les faux planchers filants et également pour les jonctions entre façades et cloisons/planchers.

Anciens indicateurs acoustiques

Les indicateurs suivants ne sont plus utilisés :

Rrose, Rroute, DnAT et DnATroute | en dB(A)
Dn,c,w+C | en dB

Vous pouvez encore les retrouver dans d’anciens essais laboratoires ou bien d’anciennes notices acoustiques.

RA,tr ≈ Rroute
RA ≈ Rrose – 1
DnT,A ≈ DnAT – 1
DnT,A,tr ≈ DnATroute
Dn,f,w+C = Dn,c,w+C

Bruits de chocs

Amélioration des bruits d’impacts ΔLw

ΔLw est mesurable en laboratoire. Il représente la performance d’un revêtement de sol ou d’une sous couche à atténuer les bruits d’impacts par rapport à un plancher de référence en béton de 14 cm. Ce plancher de référence permet de comparer tous les produits sur une même base, mais :

Attention aux planchers légers (construction bois par exemple) car le comportement s’éloigne du plancher béton de référence

L’ajout d’un revêtement de sol à ΔLw = 18 dB sur une chape flottante avec sous couche à ΔLw = 20 dB ne donne pas ΔLw = 38 dB. En réalité la performance résultante sera légèrement supérieure à la sous couche seule la plus performante

Niveau de bruit d’impact L’nT,w

Le niveau résiduel de pression acoustique aux bruits d’impacts L’nT,w est mesurable in-situ, en utilisant une machine à choc.

Pédagogie - Machine à choc

La machine à choc excite le plancher du local d’émission, avec « une succession de coups de marteaux ». Le niveau sonore mesuré dans le local de réception est normalisé par rapport à une durée de réverbération de référence (souvent T0 = 0,5 s).

Les machines à chocs sont peu excitatrices des basses fréquences, comparativement à la marche humaine par exemple. C’est un aspect à prendre en compte pour les constructions avec planchers légers

Sonorité à la marche

La sonorité à la marche caractérise le niveau sonore généré par le revêtement de sol dans le local de réception uniquement. La sonorité à la marche d’un revêtement de sol est mesurée en laboratoire, avec une machine à choc capotée. Ce critère est utilisé dans le référentiel HQE et comporte 4 classes :

Classe A et B : sols souples (moquette, PVC, linoléum avec sous couche…)
Classe C et D : sols durs (parquet, carrelage…)

Bruits d’équipements

Niveau de puissance acoustique Lw

Le niveau de puissance acoustique Lw est une valeur mesurée en laboratoire. Il caractérise la source intrinsèquement et ne dépend donc pas de la distance et des conditions de propagation. C’est une donnée d’entrée plus pertinente que le Lp pour les calculs prévisionnels de bruits d’équipements.

Lw s’exprime généralement en dB par bande d’octave (ou tiers d’octaves) et en dB(A) pour le niveau sonore global.

Niveau LnAT et courbe NR

Le niveau de pression acoustique LnAT est normalisé par rapport à une durée de réverbération de référence (généralement 0,5 s). Il est mesuré in-situ et s’exprime en dB(A).

Les courbes NR (Noise Rating) sont utilisées pour compléter les indicateurs globaux. Elles permettent de limiter les valeurs par bandes d’octaves. Exemple : NR30 limité à 35 dB(A)

Calculs prévisionnels CVC

Les notes de calculs CVC permettent de dimensionner les traitements acoustiques (pièges à sons, écrans, capotages…) pour respecter des objectifs de bruits d’équipements à l’intérieur des locaux et vers l’extérieur.

Pédagogie - Ventilateur CVC

Les calculs prennent en compte les sources de bruits, le réseau aéraulique, les conditions de réception…

Autres bruits d’équipements

Certains bruits d’équipements utilisent des indicateurs et des conditions de mesures spécifiques.

Voici quelques exemples de bruits d’équipements exigés par l’attestation logement :

Installation de plomberie (bruits de chutes d’eau)
Ascenseurs
Portes de garages motorisés

Vibrations

En acoustique, finalement, tout est vibration. En effet la propagation des ondes sonores implique la mise en vibration des particules :

dans l’air : transmission aérienne
dans un milieu solide : transmission solidienne

Traitement antivibratile des équipements

Le traitement antivibratile des équipements est primordial pour réduire les transmissions solidiennes dans la structure.

Pédagogie - Antivibratiles équipements

Exemple de traitements :

plots ou suspentes antivibratiles à interposer entre équipement et support
manchons souples et fixations souples pour les conduits aérauliques et hydrauliques

Exemple d’objectif :

taux de filtrage d’au moins 95% pour la fréquence d’excitation la plus basse de l’équipement

Traitement antivibratile bâtiment

Ci-dessous une boîte ressort bâtiment :

Pédagogie - Boîte ressort bâtiment

Ce type de système est parfois nécessaire pour réduire les vibrations en provenance de voies ferroviaires notamment (cf. page expertises)

Autre utilisation : le principe des « boîtes dans la boîte » permet d’atteindre des isolements très élevés entre locaux.

Les boîtes à ressorts sont particulièrement efficaces mais il existe d’autres solutions adaptées en fonction des caractéristiques de chaque projet.

Protection du voisinage

Niveau de bruit ambiant

Niveau sonore total existant dans une situation donnée pendant un intervalle de temps donné. Il est composé de l’ensemble des bruits émis par toutes les sources proches et éloignées.

Niveau de bruit particulier

Le niveau de bruit particulier est une composante du bruit ambiant qui peut être identifiée spécifiquement et que l’on désire distinguer du bruit ambiant notamment parce qu’il est l’objet d’une requête.

Niveau de bruit résiduel

Le niveau de bruit résiduel correspond au bruit ambiant, en l’absence du (des) bruit(s) particulier(s), objet(s) de la requête considérée. Il est parfois appelé bruit de fond.

Émergence

L’émergence est définie par la différence entre le niveau de bruit ambiant, comportant le bruit particulier en cause, et le niveau du bruit résiduel constitué par l’ensemble des bruits habituels correspondant à l’occupation normale des lieux et au fonctionnement habituel des équipements, en l’absence du bruit particulier en cause.

Exemple

Niveau de bruit ambiant avec équipements en fonctionnement de 45 dB(A)
Niveau de bruit résiduel avec équipements à l’arrêt de 40 dB(A)
Alors l’émergence sera de 5 dB(A)

Le décret n°2006-1099 du 31 août 2006 précise des émergences globales à respecter en fonction de la période :

Émergence maximale de 5 dB(A) en période diurne (22h-7h)
Émergence maximale de 3 dB(A) en période nocturne (22h-7h)

Ce texte indique également des émergences à respecter par bandes d’octaves.
Il existe d’autres textes réglementaires (installations classées ICPE, lieux diffusant de la musique amplifiée …).

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