La correction d’une nuisance sonore passe toujours par les étapes suivantes :
- Identifier la source du bruit : “Qu’est-ce qui crée la vibration de l’air ?”
- Identifier les voies de propagation de la vibration : “Par où la vibration est-elle transmise ?”
- Déterminer un objectif réaliste par rapport à ces constats “Est-ce que l’attente est réalisable ?”
- Décider de la solution à mettre en œuvre “Quels moyens sont nécessaires pour atteindre le résultat ?”
Dans l’acoustique du bâtiment, on distingue 3 grands types de corrections :
- L’ISOLATION s’applique à la suppression de bruits aériens ou de bruits d’impact dont la source se situe en dehors du local d’écoute.
- L’ABSORPTION permet de diminuer le niveau sonore ambiant quand la source de bruit se situe dans le local même.
- LE DÉCOUPLAGE s’appliquera principalement pour la correction de bruits techniques qui transmettent une vibration à la structure même du bâtiment.
ISOLATION PAR LA MASSE OU SIMPLE PAROI
Le principe de fonctionnement de l’isolation par la masse est d’atténuer au maximum l’énergie des vibrations par le poids des matériaux qu’elle doit traverser. Plus une paroi est lourde, plus l’indice d’affaiblissement devrait augmenter.
Dans le cas de la correction de bruits aériens, l’isolation par la masse consiste à doubler un mur existant par une cloison massive en contact direct avec ce mur. L’isolation est donc réalisée par une simple paroi.
Pour corriger un manque d’isolation sur un mur existant, les matériaux utilisés pour l’isolation massive sont typiquement les blocs de béton cellulaires et les blocs de plâtre.
Ce type d’isolation est à manier avec précaution pour deux raisons :
- en fonction de la vitesse de propagation spécifique des matériaux présentés au chapitre 1.1, les matériaux plus lourds ne présentent pas forcément un meilleur indice d’affaiblissement.
- chaque matériau présente une fréquence critique, à laquelle l’isolation chute de plusieurs décibels. Si cette fréquence se trouve proche de celle du bruit à isoler, l’effet de masse sera quasi nul par rapport au ressenti de l’oreille.
Dans tous les cas, il sera impératif d’enduire la cloison massive pour obtenir un effet d’isolation significatif.
Pour l’isolation de bruits aériens entre étages, un sol ou plafond de grande masse sera plus efficace et plus facile à mettre en œuvre qu’un plancher acoustique léger. Mais une isolation par la masse ne sera généralement pas efficace pour limiter les bruits de choc.
ISOLATION MASSE-RESSORT-MASSE OU DOUBLE PAROI
L’isolation masse-ressort-masse s’applique pour toute paroi double dont les deux éléments durs ne sont pas en contact mais séparés.
Il peut s’agir d’une cloison sur ossature métallique ou d’une contre-cloison appliquée devant un mur massif.
Les parois doubles permettent d’atteindre des indices d’isolation importants tout en restant très légères par rapport aux parois massives.
Cela est dû à l’effet ressort entre les deux cloisons qui atténue fortement les vibrations.
Comme pour les parois massives, l’indice d’affaiblissement chute aux fréquences critiques des matériaux constituant la paroi double.
Il est donc préférable d’utiliser des matériaux dont les fréquences critiques sont en dehors du spectre de la voix ou d’utiliser des matériaux différents des deux côtés de la paroi.
Les parois doubles présentent un inconvénient lié aux ondes stationnaires qui s’établissent dans le creux séparant deux faces de la cloison. Ces ondes stationnaires peuvent amplifier la transmission de certaines fréquences et produire ainsi l’effet inverse de l’isolation recherchée.
Un absorbant fibreux est indispensable pour casser ces ondes stationnaires.
Cet absorbant doit remplir presque toute la largeur du creux. Afin de garder sa flexibilité, il ne peut être comprimé.
Une paroi plus massive et un creux plus large permettront de gagner quelques décibels supplémentaires. Dans tous les cas, les profilés porteurs des deux parois doivent soit être découplés, soit être suffisamment flexibles pour ne pas transmettre la propagation de vibrations d’une paroi à l’autre.
Dans le cas de plafonds à isoler, le principe de l’isolation masse-ressort-masse s’applique aussi :
- Soit par la pose d’une dalle flottante sur une couche absorbante sur le sol de l’étage du dessus
- Soit par un plafond découplé de la dalle
Pour les planchers en bois, il faudra appliquer un double découplage : par le dessus, côté plancher et par le dessous, côté plafond.
L’isolation acoustique et l’absorption acoustique répondent à des objectifs différents. Tandis que l’isolation acoustique vise à atténuer la transmission des bruits venant d’un lieu d’émission différent du lieu de réception, l’absorption vise à atténuer la réverbération des bruits émis à l’intérieur du lieu de réception.
La transmission des bruits au travers d’une structure et la réverbération du bruit au sein d’un local répondent à des lois physiques différentes et demandent des moyens de correction différents. L’isolation d’un complexe constructif requiert l’apport d’un système masse-ressort-masse réalisé avec des matériaux lourds et flexibles tandis que l’absorption des bruits réfléchis demande des matériaux absorbants, légers, souples et aérés.
Cette différence explique que les matériaux isolants thermiques sont de bons matériaux absorbants mais sont peu performants pour isoler de la transmission du bruit dans les structures par manque de masse.
EFFET COCKTAIL
Dans tout local, les ondes acoustiques sont captées une première fois par l’oreille en champ direct, ensuite réfléchies sur les parois du local et captées une seconde fois par l’oreille quelques millisecondes plus tard. L’oreille fait alors l’effort de décoder les deux ondes légèrement déphasées pour distinguer le signal utile.
Dans un local réverbérant, la réflexion des ondes sur les murs et autres parois se prolonge pendant près d’une seconde, voire plus. L’oreille capte ainsi le même signal déphasé des dizaines de fois et ne parvient plus à décoder le signal utile. La compréhension devient difficile et les interlocuteurs vont spontanément parler plus fort, donnant ainsi encore plus d’énergie au son. Le local devient bruyant et la compréhension quasi impossible. En acoustique, ce phénomène est appelé “L’effet cocktail”.
Sur toute surface, l’énergie de l’onde incidente (I ) se répartit en une composante absorbée (A ), une composante transmise (T ) et une composante réfléchie (R ) : EI = EA + ET + ER
Pour diminuer le bruit de fond d’un local, il faut appliquer des matériaux présentant une faible réflexion et une bonne absorption de l’energie incidente.
Les ondes stationnaires se corrigent en cassant les réflexions sur les surfaces parallèles et par l’installation d’absorbants spécifiques, soit intégrés à la couverture des surfaces, soit en application décorative.
ONDES STATIONNAIRES
L’autre grande source d’inconfort est due aux ondes stationnaires.
Elles s’établissent entre surfaces parallèles et réfléchissantes de locaux de formes régulières, par exemple une véranda vitrée sur 3 côtés ou un local en forme de parallélépipède rectangle parfait. Ces ondes stationnaires amplifient certaines fréquences par rapport à d’autres, ce qui rend la compréhension difficile et donne l’impression que le local est bruyant.
Ce même phénomène existe à l’intérieur d’une cloison légère dont les faces sont parallèles.
La superposition de l’onde incidente et de l’onde réfléchie peut résulter en une onde plus puissante.
Les ondes stationnaires se corrigent en cassant les réflexions sur les surfaces parallèles et par l’installation d’absorbants spécifiques, soit intégrés à la couverture des surfaces, soit en application décorative.
DÉCOUPLAGE BRUITS TECHNIQUES
Nombreux sont les appareils générant des bruits techniques dans les bâtiments modernes : ventilateurs, chaudières, chasses d’eau, robinets, ascenseurs, etc.
Ces bruits techniques se répartissent en trois catégories :
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Bruits de fonctionnement |
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Les vibrations des appareils |
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Les écoulements d’air ou de liquides |
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