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PROJET DE FIN D’ETUDES Modélisation acoustique dans une opération de
réhabilitation, cas particulier des planchers
Etudiante : BONTEMPS Céline
Professeur encadrant : KAYSER Yves
Tuteur entreprise : ANTOINE Julien
11/06/2012
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
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Table des matières 1. REMERCIEMENTS............................................................................................................................. 4
2. INTRODUCTION ............................................................................................................................... 5
3. PRESENTATION DE L’ENTREPRISE ET DU PROJET ............................................................................ 6
3.1. Présentation de l’entreprise .................................................................................................... 6
3.2. Historique du site .................................................................................................................... 7
3.3. Présentation des travaux ......................................................................................................... 8
4. ETUDE REGLEMENTAIRE ................................................................................................................ 12
4.1. Evolutions de la réglementation acoustique ......................................................................... 12
4.2. Les façades ............................................................................................................................ 13
4.3. L’isolement aux bruits aériens............................................................................................... 14
4.4. Les bruits de chocs ................................................................................................................ 15
4.5. Les bruits d’équipements ...................................................................................................... 16
4.6. Acoustique interne ................................................................................................................ 16
4.7. Chaufferie .............................................................................................................................. 17
5. MOYENS ET METHODES ................................................................................................................ 18
5.1. Moyens à disposition ............................................................................................................. 18
5 .1.1. Loi de masse .................................................................................................................. 18
5.1.2. Loi de masse-ressort-masse .......................................................................................... 18
5.1.3. Acoubat......................................................................................................................... 19
5.1.4. Etude de cas .................................................................................................................. 19
5.2. Méthodologie ........................................................................................................................ 23
6. CAS PARTICULIER DES PLANCHERS ................................................................................................ 24
6.1. Recensement des planchers existants .................................................................................. 24
6.2. Essai in situ ............................................................................................................................ 28
6.2.4. Essai in situ et calcul de R’ ............................................................................................. 28
6.2.5. Influence de quelques paramètres ................................................................................ 31
6.3. Utilisation de la loi masse-ressort-masse .............................................................................. 34
6.3.1. Nervures en béton ........................................................................................................ 34
6.3.2. Hourdis briques ............................................................................................................. 36
6.3.3. Plancher en bois ............................................................................................................ 36
6.4. Utilisation d’autres méthodes ............................................................................................... 37
6.4.1. Plancher équivalent présent dans Acoubat .................................................................. 37
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6.4.2. Cahier du CSTB .............................................................................................................. 39
6.4.3. La certification Qualitel ................................................................................................ 41
6.5. Modélisation avec Acoubat ................................................................................................... 42
6.5.1. Schémas des planchers finis et des configurations ....................................................... 42
6.5.2. Les limites d’Acoubat..................................................................................................... 44
6.5.4. AcouSYS ......................................................................................................................... 46
6.6. Résumé de la méthode (arbre décisionnel) .......................................................................... 51
7. DEUX POINTS SINGULIERS ............................................................................................................. 52
7.1. Le double mur........................................................................................................................ 52
7.1.4. Présentation du sujet .................................................................................................... 52
7.1.5. La méthode théorique ................................................................................................... 53
7.1.6. Le référentiel de la certification Qualitel ...................................................................... 54
7.1.7. Conclusion ..................................................................................................................... 55
7.2. L’évacuation des Eaux Vannes .............................................................................................. 56
7.2.4. Explication de la démarche ........................................................................................... 56
7.2.5. L’expérience .................................................................................................................. 58
7.2.6. Les résultats et l’analyse ................................................................................................ 60
7.2.7. La conclusion ................................................................................................................. 64
8. CONCLUSION ................................................................................................................................. 65
9. GLOSSAIRE ..................................................................................................................................... 66
10. BIBLIOGRAPHIE .......................................................................................................................... 67
11. TABLES DES ILLUSTRATIONS ...................................................................................................... 68
12. ANNEXE ..................................................................................................................................... 70
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1. REMERCIEMENTS
Dans un premier temps, je tiens à remercier l’ensemble des collaborateurs et des compagnons de
Pertuy Construction avec qui j’ai eu le plaisir de travailler. Je citerai particulièrement :
M Eric CANON, directeur d’exploitation Bâtiment Alsace, et M Julien ANTOINE, chef de service
adjoint travaux, sans qui je n’aurais jamais obtenu ce stage. Ils m’ont donné tous les moyens
matériels nécessaires au bon déroulement de mon projet de fin d’études et ils m’ont donné cette
formidable opportunité d’intégrer le monde de l’entreprise.
M Philippe LOGETTE, ingénieur principal travaux, pour m’avoir accueilli chaleureusement dans son
équipe. Il a, malgré son emploi du temps, toujours été à l’écoute de mes besoins. M Jean-Baptiste
AUBERT et M Julien DEIBER, ingénieurs travaux, qui ont pris le temps de répondre à mes nombreuses
questions.
M Daniel KHIEL et M Adelino MIRANDA, chefs de chantier, qui se sont toujours rendus disponibles
pour expliquer et transmettre leurs connaissances du terrain.
M Guillaume MICHEL, chef de service technique pour m’avoir consacré beaucoup de temps et
m’avoir permis d’effectuer de nombreux essais acoustiques. Il m’a également encouragé dans mes
recherches malgré des résultats pas toujours concluants.
Dans un second temps, je tiens à remercier chaleureusement mon tuteur école, M Yves KAYSER,
acousticien cogérant, pour m’avoir suivi et consacré du temps au cours de ce projet. Il s’est toujours
rendu disponible pour répondre à mes questions et a su faire partager son expérience d’acousticien.
Et finalement je voudrais remercier les partenaires de Pertuy Construction avec lesquels j’ai pu
échanger, et particulièrement l’entreprise ASC qui a été enthousiaste pour effectuer des travaux
innovants.
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2. INTRODUCTION
Effectuer une réhabilitation n’est jamais une chose aisée puisque nous ne savons pas exactement
comment le bâtiment a été construit et avec quels matériaux. Malgré ces inconnues majeures, nous
devons quand même trouver des solutions techniques afin que le bâtiment réponde à la
réglementation en vigueur. Lors de mon étude acoustique de la réhabilitation de la clinique
BETHESDA à Strasbourg je me suis rendu compte de la difficulté à modéliser les planchers atypiques
de cette clinique. En effet, l’histoire particulière de ce bâtiment a engendré une multitude de
structures de planchers inhabituelles. Ainsi la difficulté de l’étude acoustique était d’apprécier le
niveau de performance des différents planchers existants et d’en prescrire le complément pour
atteindre un niveau de conformité vis-à-vis des bruits aériens et du bruit de chocs.
Dans un premier temps j’étudierai la réglementation en vigueur, ce qui me permettra d’étudier
l’acoustique globale de la clinique. Ensuite j’essayerai de modéliser les planchers atypiques de
l’ancienne clinique. Cependant de par la multiplicité des types de planchers existants, l’étude se
portera sur trois planchers et ne concernera que la conformité vis-à-vis des bruits aériens. Puis je vais
essayer de modéliser ces planchers avec le logiciel d’acoustique le plus utilisé, Acoubat.
Dans un second temps j’étudierai un cas concret d’acoustique rencontré lors des travaux de
démolition : un double mur. Un mur que nous pensions porteur s’est avéré être un double parement
en brique espacé par un plénum de 13cm. D’un point de vue acoustique, faut-il le détruire ?
Pour finir j’effectuerai un essai de recherche concernant un point sensible au regard de
l’acoustique : les évacuations des eaux usées. A l’heure actuelle, les gaines techniques sont
entourées de plusieurs plaques de plâtre avec de la laine minérale. Ce traitement coute cher et je
voudrais savoir si en inclinant les tubes en PVC il serait possible de diminuer le niveau de traitement
acoustique.
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3. PRESENTATION DE L’ENTREPRISE ET DU PROJET
3.1. Présentation de l’entreprise
"Filiale de Bouygues Construction implantée dans le grand Est de la France, Pertuy
Construction est une entreprise régionale de référence dans le secteur de la construction.
Notre entreprise bénéficie des potentiels humains et techniques d’un grand groupe alliés à
une forte implantation régionale.
Ses compétences s’expriment dans les domaines de l’industrie, de la logistique, de
l’environnement et de l’énergie, des équipements publics, du logement social et résidentiel, ou
des programmes de réhabilitation. »
Pierre-Louis Daniel, Directeur Général de Pertuy Construction
Pertuy Construction développe son activité autour de trois métiers majeurs :
- Bâtiment
Pertuy conçoit, construit, rénove et réhabilite tous les types de locaux. De l’habitat à l’hôpital, en passant par les bureaux, les gendarmeries, les maisons de retraite… chaque offre développée par Pertuy comprend des solutions techniques et des services qui garantissent à chaque client la construction d’un projet qui répond à ses attentes.
- Industrie et Environnement
Le territoire du grand Est se caractérise à la fois par une forte tradition industrielle et une situation géographique propice à l'implantation de nouveaux acteurs économiques. Pertuy Construction accompagne les acteurs publics ou privés qui ont choisi de construire sur notre territoire des entrepôts logistiques, des équipements ou des bâtiments industriels, des infrastructures liées à l’environnement…
- Développement immobilier
La filiale Cirmad Est développe une offre globale en phase avec l’évolution du marché. Cette activité de développement immobilier permet aux clients de profiter de l’expertise et du réseau de Bouygues pour concrétiser leurs projets et améliorer le niveau de leurs équipements.
Cirmad Est réalise le repérage de fonciers disponibles, les études de faisabilité, la programmation, le montage juridique des dossiers, l’optimisation administrative et financière, la réalisation clés en main.
Pertuy Construction est une entreprise régionale qui bénéficie du savoir-faire d’un grand groupe ce qui lui permet d’étudier différents types d’appels d’offres : Conception/réalisation, entreprise générale, corps d’états séparés ou Partenariat Public Privé.
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3.2. Historique du site
L’ancienne Clinique Bethesda comprend plusieurs bâtiments construits au cours du XXème siècle.
Les bâtiments les plus anciens ont été construits en 1910 le long du cours d’eau, suivant un plan en V
très ouvert parallèle au cours d’eau. La zone centrale dans laquelle étaient le monte-malade,
l’ascenseur et une des cages d’escaliers a été reconstruite en 1946-1947 suite aux bombardements
subis pendant la 2ème Guerre Mondiale.
Ils ont fait l’objet :
- d’une extension vers le Nord-Est réalisée en 1953, du type sous-sol + rez-de-chaussée + 3 étages + combles + surcombles,
- d’extensions vers le cours d’eau réalisées plus récemment, du type sous-sol (avec vue sur le cours d’eau) + rez-de-chaussée, abritant essentiellement une cuisine collective, un restaurant, une chapelle, des locaux sociaux et des locaux administratifs.
En 1976, de nouveaux bâtiments ont été construits le long du boulevard Jacques Preiss. Il s’agit :
- du bâtiment du type sous-sol + rez-de-chaussée + 5 étages + attique, à l’angle de la rue du Général Ducrot (désigné le « Cube »),
- de l’entrée principale au rez-de-chaussée, sur un sous-sol général qui permet d’accéder au sous-sol du bâtiment précédent ainsi qu’au sous-sol des bâtiments plus anciens,
- de la dialyse, située au niveau du sous-sol, à l’arrière de l’entrée principale, recouverte par une toiture-terrasse plantée.
Figure 1: Photo du bâtiment en 1889
A noter que l’entrée principale et la dialyse ont été restructurées en 1999.
L’ensemble de ces bâtiments sont destinés à recevoir la Résidence pour Personnes Agées (RPA), des
logements et des zones de parkings.
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Figure 2: Vue du ciel de BETHESDA avant les travaux
Concernant l’historique du projet,
En juin 2010, le projet du maître d’ouvrage NEOLIA concernait la réalisation d’un EPHAD
(Etablissement d’Hébergement pour Personnes Agées Dépendantes). Hors celui-ci n’a pas réussi à
atteindre un équilibre financier (à l’aide de subventions) et il a dû être abandonné en janvier 2011.
Ainsi le montage du projet actuel, c’est à dire la création de 119 logements, a été effectué dans un
laps de temps très court, et la signature du début des travaux a été faite en avril 2011. Ainsi en
septembre 2011, les travaux de maçonnerie ont pu commencer.
La réhabilitation de la clinique de BETHESDA s’est effectuée via un groupement, en conception-
réalisation, composé de Pertuy Construction, SERUE (bureau d’étude) et GKG (architecte), où Pertuy
est mandataire.
3.3. Présentation des travaux
C’est l’ancien propriétaire qui a fait le déménagement et l’évacuation des anciens équipements.
Pertuy a donc récupéré des locaux vides et a ainsi commencé les travaux en avril 2011. La première
phase fut une période de démolition, de curage et de désamiantage.
Certaines parties existantes ont été démolies, à savoir :
- Le fleuriste (1)
- Le hall d’entrée de la clinique et les anciennes salles d’opérations (2)
- Une partie de l’ancienne clinique (3)
- Une partie du mur de clôture (4)
- Un arbre (5)
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Figure 3: Illustration des démolitions effectuées
Figure 4: Représentation des zones du projet
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Puis trois bâtiments et un parking en sous-sol ont été construits :
- Le bâtiment 1, aussi appelé bâtiment A, est composé de 4 étages permettant la construction de
13 logements et d’un sous sous-sol qui servira de parking
- Le bâtiment 2, aussi appelé Bâtiment E est composé de 3 étages dont le sous-sol et le rez-de-
chaussée serviront de parking. Il y aura 4 logements dont deux en duplex au dernier étage.
- Le bâtiment 3, aussi appelé Bâtiment F est composé de 3 étages dont le sous-sol et le rez-de-
chaussée serviront de parking. Il y aura 4 logements dont deux en duplex au dernier étage.
- L’espace entouré en vert est la délimitation du parking, il comprendra 81 places sur deux étages
Parallèlement la réhabilitation s’effectue et elle concerne les bâtiments B, C, D, le plateau d’activité
ainsi que la Résidence Personnes Agrées RPA (ou cube). Le plateau d’activité donne sur l’Aar. Les
bâtiments B, C, D et RPA sont transformés en logements. La RPA est un bâtiment ayant une structure
« moderne » c’est-à-dire un réseau de poteaux poutres ainsi qu’un noyau central porteur. Tandis que
les bâtiments B, C et D, qui sont les plus anciens, ont des façades porteuses.
Concernant les accès futurs, il y en aura un spécifique au plateau d’activité (1er accès piéton), un
autre pour pour tous les logements (2ème accès piéton). Ce dernier respectera la loi PMR (loi du 11
février 2005 concernant l’accès pour les handicapés), c’est pour cela qu’il y aura un « jeu » de rampe
sur toute la longueur de l’accès afin de compenser le décalage altimétrique entre le trottoir et les
halls d’entrées.
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L’accès au parking du sous-sol s’effectuera via une rampe à côté de la RPA (1er accès carrossable).
L’accès au parking enterré du rez-de-chaussée se trouvera entre les bâtiments E et F. Ce parking
comprendra 15 places, tandis que celui en sous-sol en comprendra 66.
En juin 2010, le projet consistait en la réalisation d’un Etablissement d’Hébergement pour Personnes
Agées Dépendantes EPHAD, il n’y avait donc pas de changement de destination et du point de vue
réglementaire, il n’était pas nécessaire de répondre aux nouvelles normes. Hors le projet a dû être
abandonné au profit de la réalisation de 119 logements. Ainsi les locaux vont changer de destination
et il faut répondre aux nouvelles normes acoustiques. En somme, le problème de l’acoustique est
arrivé très en retard par rapport à l’étude du projet. Il a ainsi fallu trouver très rapidement des
solutions acoustiques sachant que l’historique du site compliquait la tâche puisque nous avions une
multitude de structures de planchers existants.
Dans un premier temps nous allons étudier la réglementation afin de connaitre les exigences
acoustiques nécessaires. Ensuite nous allons tenter de trouver un moyen de connaître les
performances acoustiques des planchers inconnus.
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4. ETUDE REGLEMENTAIRE
En juin 2010 il était question de transformer la clinique BETHESDA en établissement d’hébergement
pour personnes âgées dépendantes. Ce projet ne vit pas le jour et la clinique Bethesda fût
transformée en 119 logements. Les bâtiments faisant l’objet d’un changement de destination, la
réglementation acoustique des logements sera applicable comme pour une opération neuve. Ce
programme de modification de l’ancienne clinique de BETHESDA en 119 logements n’est soumis à
aucun label qui engendrerait de nouvelles performances acoustiques. Ainsi ce projet est soumis à la
réglementation en vigueur.
4.1. Evolutions de la réglementation acoustique
Avant 1969, il n’existait aucune réglementation acoustique imposée aux constructeurs. Ce n’est qu’à
cette date, à l’aide de la circulaire du 14 juin, que la première réglementation acoustique vit le jour.
Elle fixe des valeurs minimales d’isolement acoustique d’un appartement à l’autre au sein d’un
même immeuble et des valeurs maximales de bruits de chocs et d’équipements. Tous ces objectifs
sont en dB(A). Ce n’est qu’avec l’arrêté du 6 octobre 1978 qu’une réglementation impose un
minimum d’isolement contre les bruits de l’espace extérieur. Malheureusement ces seuils restent
très en deçà d’un confort auditif.
C’est pour cela qu’une Nouvelle Réglementation Acoustique française plus sévère vit le jour, la NRA.
Cette dernière, datant du 28 octobre 1994, impose un isolement minimum de 30 dB(A) contre les
bruits extérieurs et une absorption acoustique dans les circulations communes.
En 1999, la NRA fut adaptée à la réglementation européenne et ainsi les seuils minimums sont
désormais fixés en dB, sauf pour l’isolement aux bruits route et pour les bruits d’équipements qui
restent en dB(A).
Enfin en 2003, trois arrêtés traitent du bruit dans les établissements d’enseignement, de santé et
dans les hôtels.
Il est à signaler que Pertuy Construction, en tant qu’entrepreneur général, a une obligation de
résultat. Cela signifie qu’à la fin du chantier des essais in situ sont effectués et que si les résultats ne
respectent pas la réglementation, l’entreprise doit à sa charge effectuer les travaux de mise en
conformité.
Enfin, les bâtiments de Bethesda faisant l’objet d’un changement de destination, la réglementation
acoustique des logements sera applicable comme pour une opération neuve.
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4.2. Les façades
L’arrêté du 30 juin 1999 impose un isolement acoustique standardisé minimal de 30 dB(A) vis-à-vis
d’un bruit d’origine routière ou ferroviaire. Cependant l’arrêté du 30 juin 1996 exige des isolements
plus importants lorsque les bâtiments sont construits dans une zone sensible. Ces dernières sont
déterminées en fonction du classement des infrastructures de transport terrestre fixé dans chaque
département par arrêté préfectoral ainsi que de la situation des façades par rapport à la source de
bruit (les infrastructures).
Dans notre cas, seul le Boulevard Jacques Preiss est classé au niveau routier et il n’y a aucun autre
classement qui influerai le site, ni couloir routier, ni ferroviaire. Le boulevard est considéré comme
une rue en U car il y a des immeubles de part et d’autre du boulevard, (cf figure 5), et est classé en
catégorie 3. Cela signifie que le niveau de référence Laeq (dB), en période diurne est compris entre
70 et 76 dB, tandis qu’en période nocture, Laeq est compris entre 65 et 71 dB. De plus, le rayon
affecté par le bruit est de 100m.
Catégorie de l’infrastructure
Niveau sonore de référence Laeq (dB)
période diurne
Niveau sonore de référence Laeq (dB)
période nocturne
Largeur maximale des secteurs affectés par
le bruit de part et d’autre de
l’infrastructure
3 70 < Laeq ≤ 76 65 < Laeq ≤ 71 100 m
Figure 5: Schéma d'une rue en U
La réglementation nous donne pour valeur de l’isolement minimal des façades pour les rues en U :
Façades Localisation Isolement minimal DnAT dB(A)
Le long du boulevard Boulevard Jacques Preiss 38 Façade latérales Façade perpendiculaire au
Boulevard Jacques Preiss 35
Façades arrière Les autres façades 30
L’isolement des façades est indiqué dans l’annexe 1 sur un plan de masse du projet.
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4.3. L’isolement aux bruits aériens
L’Arrêté du 30 juin 1999, relatif aux caractéristiques acoustiques des bâtiments d’habitations, classe
dans l’article premier les pièces suivantes :
L’article 2 définit les valeurs de l’isolement réglementaire comme suit :
Figure 6: Extrait de l'arrêté du 30 juin 1999, Art 1er: Définitions des locaux
Figure 7: Extrait de l'arrêté du 30 juin 1999, Art 2
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Ce qui donne pour les zones d’habitations :
Local d’émission Local réception Valeur réglementaire dB
Circulation commune Pièce principale 53 Circulation commune Cuisine, salle d’eau 50
Garage Pièce principale 55 Garage Cuisine, salle d’eau 52
Local d’activité Pièce principale 58 Local d’activité Cuisine, salle d’eau 55
Logement Pièce principale 53 Logement Cuisine, salle d’eau 50 Combles Logements 58
4.4. Les bruits de chocs
L’article 4 de l’arrêté du 30 juin 1999 donne pour les bruits de choc standardisé, L’nTw :
Local d’émission Local réception Chocs L’nTw (dB)
Tous Tous 58
Il n’y a pas de valeurs réglementaires quand le local de réception est l’escalier ou des locaux
techniques (chaufferie par exemple).
Il est à signaler que dans le contrat, l’enveloppe du plateau d’activité doit être réalisée, mais aucun
lot de finition n’a été prévu pour cette zone. Nous n’avons donc pas à nous préoccuper du bruit de
chocs entre le plateau d’activité au rez-de-chaussée et celui au sous-sol.
D’après Acoubat, le revêtement de sol pour la RPA devra présenter un delta Lw d’au moins 16 dB.
Nous avons pris un revêtement de sol ayant un delta Lw de 19 dB.
Figure 8: Extrait de l'arrêté du 30 juin 1999, Art 2
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4.5. Les bruits d’équipements
D’après l’article 5, le niveau de pression acoustique normalisé LnAT, des appareils individuels de
chauffage ou de climatisation ne doivent pas dépasser 35 dB(A) dans les pièces principales et 50
dB(A) dans la cuisine, à l’exception d’une cuisine ouverte sur un salon qui est considérée comme une
pièce principale.
D’après l’article 6, le niveau de pression acoustique normalisé, LnAT, d’une installation collective de
ventilation ou de climatisation, ainsi qu’un équipement collectif (ascenseur, chaufferies, sous-station
de chauffage) ne doivent pas dépasser 30 dB(A) dans les pièces principales et 35 dB(A) dans les
cuisines de chaque logement, bouches d’extraction comprises.
D’après ce même article, LnAT du bruit engendré par des équipements individuels tel que les
appareils sanitaires ne doivent pas dépasser 30 dB(A) dans les pièces principales et 35 dB(A) dans les
cuisines des autres logements.
Acoubat nous certifie que le traitement des gaines techniques des cloisons en placoplâtre de type D
72/48 avec un Rw+C de 43 dB suffit.
4.6. Acoustique interne
D’après l’article 3 de l’arrêté du 30 juin 1999, « L’aire d’absorption équivalente des revêtements
absorbants disposés dans les circulations communes intérieures au bâtiment doit représenter au
moins un quart de la surface au sol de ces circulations » soit :
A = Sm * αw > 0,25*Ssol
Avec A : aire d’absorption équivalente ‘un matériau en m²
Sm : surface du revêtement absorbant en m²
αw : indice d’absorption acoustique pondéré d’un matériau
Ssol : Surface au sol de la circulation en m²
C’est ainsi que pour la RPA, les circulations communes auront un faux-plafond (soit Sm=Ssol) avec un
αw = 0,70, donc nous respectons largement la réglementation.
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4.7. Chaufferie
Construire des logements dans lesquels on n’entend aucun bruit, ni la route, ni les voisins, ni les
évacuations des eaux sont très bien. Cependant ce n’est pas suffisant. Il faut également vérifier que
le bâtiment ne va pas émettre du bruit et gêner les voisins. Et dans notre cas, la présence d’une
chaufferie peut entrainer des nuisances sonores.
D’après l’article R 1334-31 du décret du 31 août 2006 relatif à la lutte contre les bruits de voisinage
et modifiant le code de la santé publique, « Aucun bruit particulier ne doit, par sa durée, sa
répétition ou son intensité, porter atteinte à la tranquillité du voisinage ou à la santé de l’homme,
dans un lieu public ou privé, qu’une personne en soit elle-même à l’origine ou que ce soit par
l’intermédiaire d’une personne, d’une chose dont elle a la garde ou d’un animal placé sous sa
responsabilité. »
Pour notre chaufferie il ne faut pas que le bruit qui y émerge soit supérieur à 5dBA en période diurne
et 3dBA en période nocturne. Le quartier où se situ le chantier est une zone pavillonnaire très calme.
Ainsi je prends l’hypothèse d’un niveau de bruit équivalent pour la nuit de 35 dBA. Si la nuisance de
bruit était plus importante nous aurions du effectuer des essais acoustique sur 24h afin de connaitre
le niveau de bruit équivalent du quartier. Dans notre cas, nous mettrons en place des pièges à son
pour la ventilation haute et basse de la chaufferie et nous réaliserons une chape acoustique.
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5. MOYENS ET METHODES
5.1. Moyens à disposition
Afin d’étudier l’acoustique d’un bâtiment il existe plusieurs grands principes pour s’isoler du bruit.
5 .1.1. Loi de masse
Principe : « Plus une paroi est lourde plus elle isole vis-à-vis des bruits aériens »
Vis- à-vis d’un bruit rose, la formule est :
Ms < 150 kg/m² => Rw + C = 17 log (ms) +3
Ms > 150 kg/m² => Rw + C = 40 log (ms) – 47
Avec ms : masse surfacique en kg/m²
Par exemple pour une dalle béton de 13 cm d’épaisseur, soit une masse surfacique 338 kg/m² on
obtient un Rw+C=54dB et pour une dalle de 20cm d’épaisseur on obtient un Rw+C= 61 dB
5.1.2. Loi de masse-ressort-masse
Le principe est d’effectuer une association de deux parois de masses
différentes, reliées entre elles par un amortisseur, cela permet d’améliorer
l’affaiblissement de l’ensemble et cela est plus efficace en termes d’isolation
acoustique qu’une paroi de même masse. Cependant à la fréquence de
résonance les caractéristiques chutent. Donc ces systèmes sont étudiés pour
que leur fréquence critique sorte du domaine audible (125Hz à 4000Hz).
Le ressort peut être constitué d’une simple lame d’air ou
d’air rempli de laine minérale.
L’indice d’affaiblissement des systèmes masse-ressort-
masse peut être calculé théoriquement, ce que je ferais
ultérieurement dans le rapport, mais généralement il est
testé en laboratoire et donné par les fabricants.
Figure 9: illustration de la loi masse-ressort-masse
Figure 10: A épaisseur équivalente, le principe masse-ressort-masse est plus performant
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5.1.3. Acoubat
Acoubat est un logiciel très utilisé dans le monde de l’acoustique. Il a été développé par le Centre
Scientifique et Technique du Bâtiment CSTB et permet de calculer les isolements bruts et normalisés
aux bruits aériens entre locaux, les isolements vis à vis de l’extérieur, les niveaux de bruits d’impacts,
le temps de réverbération de chaque cellule et les niveaux de bruits d’équipements. En plus de
calculer tous ces paramètres il permet de modéliser des volumes, donc des pièces entières et de
prendre en compte, par exemple, le fait qu’une façade soit filante ou non. Je pouvais utiliser ce
logiciel à l’INSA ainsi qu’au siège de l’entreprise. Le logiciel est fondé sur une base de données de
produits, il suffit donc de connaître tous les produits que l’on pense utiliser et le logiciel nous permet
de valider notre hypothèse. Etant donné que ce logiciel a été développé par le CSTB, son utilisation
permet d’avoir l’approbation du CSTB, ce qui est reconnu par tous les professionnels, ce qui
contribue à son utilisation.
5.1.4. Etude de cas
A l’aide du logiciel Acoubat, et après avoir effectué l’étude réglementaire, j’ai pu aider l’équipe
travaux de BETHESDA et déterminer certains affaiblissements.
Par exemple pour la réhabilitation de la RPA (bâtiment ayant une structure en dalle béton avec un
noyau central porteur) j’ai pu déterminer l’affaiblissement des parois et portes palières ainsi que des
menuiseries extérieures et des entrées d’air.
Avec Acoubat je vais modéliser deux pièces
adjacentes, une correspondante à un couloir et
l’autre à l’entrée d’un logement, la réglementation
m’impose d’avoir un isolement de 50dB. Pour ce
faire, nous allons mettre en œuvre une porte
palière de la marque Jeld Wen ayant un
affaiblissement Rw+C de 30 dB et une cloison
séparative SAD 180 ayant un Rw+C = 64dB.
Figure 11:Cloison séparative, SAD 180
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
20
Figure 12: Résultat de la modélisation avec Acoubat
L’isolement DnAT entre le couloir et l’entrée est de 37 dB, exactement la valeur réglementaire.
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
21
Concernant l’isolement des façades aux bruits routes, je vais modéliser une pièce existante qui a
deux fenêtres sur le boulevard Jacque Preiss et une fenêtre dans la rue Ducrot :
Figure 13: Modélisation avec Acoubat
La façade est composée d’un voile béton de 20cm avec une isolation thermique extérieure en
polystyrène (Rw+C=0dB), de trois fenêtres avec volet roulants insonorisés (Rw+Ctr=36dB) et d’une
entrée d’air hygroréglable ayant un Dnew+Ctr=39dB. Tout ceci nous donne avec Acoubat un
isolement de façade de 41 dB. Sachant que nous devons avoir au minimum un isolement de 38dB.
Nouvelle opération
Cas.003 : locaux adjacentsIsolement aux bruits extérieurs : Local.1
5.45
5.4
5
Local.1
5.50
5.4
5
Local.2
Global
Façade.1 : Façade
Béton 20 cm + [Poly sty rène expansé collé ef f icacité d(Rw+C) = 0 dB]
Façade.2 : Façade
Béton 20 cm + [Poly sty rène expansé collé ef f icacité d(Rw+C) = 0 dB]
Fréq.
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5000
Hz
DnT
33.1
30.3
27.8
33.4
39.0
39.8
42.1
42.6
44.6
46.7
48.1
47.4
48.6
49.9
50.9
51.4
53.5
54.4
dB
80
70
60
50
40
30
125 250 500 1k 2k 4k
Fréquence en Hz
Bd
ne
Tn
D
Bd 14 = rt,A,TnDIndice global calculé selon l'arrêté (30/06/1999)
Copyright © 1998-2009 CSTB Acoubat V6.0.2
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22
Figure 14: Résultat de la modélisation
La modélisation nous montre que nous pourrions mettre une entrée d’air avec un Dnew Ctr de 37 dB,
cependant la pièce présente une cuisine ouverte sur le séjour nous devons avoir une entrée d’air
hygroréglable, hors il en existe sur le commerce ayant 35dB, ce qui est trop faible, ou 39 dB.
Menuiserie Extérieure Entrée d’air
D’après le calcul on doit
On choisit D’après le calcul on doit
On choisit
RPA façade séjour
Rw+Ctr> 35dB Rw+Ctr> 36dB Dnew+Ctr > 36 dB Dnew+Ctr > 39 dB
En résumé, l’utilisation du logiciel Acoubat est très simple, il suffit d’avoir les dimensions des locaux à
modéliser, les isolements requis et après il suffit de choisir les produits qui permettent d’atteindre les
valeurs réglementaires. Cependant il est primordial d’avoir à l’esprit que l’acoustique n’est pas la
seule réglementation en vigueur, par exemple la façade doit être isolée thermiquement, ce qui aurait
pu dégrader l’isolement car le polystyrène est très mauvais d’un point de vue acoustique. De plus les
contraintes acoustiques et hygrométriques nous obligent à prendre des entrées d’air avec manchon.
Nouvelle opération
Cas.003 : locaux adjacentsIsolement aux bruits extérieurs : Local.1
5.45
5.4
5
Local.1
5.50
5.4
5
Local.2
Global
Façade.1 : Façade
Béton 20 cm + [Poly sty rène expansé collé ef f icacité d(Rw+C) = 0 dB]
Façade.2 : Façade
Béton 20 cm + [Poly sty rène expansé collé ef f icacité d(Rw+C) = 0 dB]
Fréq.
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5000
Hz
DnT
33.1
30.3
27.8
33.4
39.0
39.8
42.1
42.6
44.6
46.7
48.1
47.4
48.6
49.9
50.9
51.4
53.5
54.4
dB
80
70
60
50
40
30
125 250 500 1k 2k 4k
Fréquence en Hz
Bd
ne
Tn
D
Bd 14 = rt,A,TnDIndice global calculé selon l'arrêté (30/06/1999)
Copyright © 1998-2009 CSTB Acoubat V6.0.2
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23
5.2. Méthodologie
Pendant l’avancement de mon étude je me suis rendu compte que la difficulté acoustique du projet
de réhabilitation de l’ancienne clinique BETHESDA était la détermination de l’isolement aux bruits
des planchers existants. En effet, les planchers de BETHESDA, de par l’historique du bâtiment, sont
très atypiques et ne sont pas dans la base de données du logiciel Acoubat. Je n’ai pas trouvé de
méthode, approuvée par le CSTB, me permettant rapidement de calculer l’isolement des planchers.
Ainsi dans la suite de mon PFE je vais centrer mon étude sur cette difficulté. C’est pour cela que dans
un premier temps je vais faire un repérage exhaustif des planchers existants et déterminer la coupe
de chaque plancher.
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
24
6. CAS PARTICULIER DES PLANCHERS
6.1. Recensement des planchers existants
Afin de connaître le plan de repérage des différentes zones du plancher de la clinique de BETHESDA à
Strasbourg, il faut se référer à l’annexe 2. Ci-dessous des photos/ carottes des différents types de
planchers.
- Béton
- Carrelage concassé et béton
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
25
- Nervure béton avec un complexe composé de paille et de plâtre
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
26
- Hourdis brique avec poutrelles en brique
- Hourdis brique avec poutrelles en brique avec le complexe paille et plâtre
- Hourdis brique avec poutrelle en béton
- Hourdis brique avec des lames métalliques pour soutenir les hourdis et le complexe paille et
plâtre
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
27
- Voutes béton
- Plancher bois avec le complexe paille et plâtre
A noter que ce recensement ne prend pas en compte les différentes épaisseurs des chapes.
Etant donné le trop grand nombre de planchers existants présents dans le bâtiment BETHESDA je vais
limiter l’étude aux trois planchers omniprésents. De plus, des essais acoustiques effectués avant le
début de mon PFE ont été réalisés sur les trois planchers les plus représentatifs, donc les planchers
nervurés en béton, les poutrelles hourdis en briques et les planchers bois.
Cette multitude de planchers existants ne doit pas nous faire oublier que la réglementation impose
des isolements acoustiques différents en fonction des configurations (logement/logement ;
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
28
logement/circulation ; logement/plateaux d’activité). De plus l’architecte a essayé de conserver au
maximum les murs existants de la clinique, ce qui induit que chaque logement est unique, et ne
ressemble en rien au logement voisin ou à celui du dessous.
En plus de respecter la réglementation acoustique, chaque plancher doit avoir une certaine
résistance structurelle, au feu, et doit isoler thermiquement. Tous ces critères (feu, thermique,
acoustique) nous conduisent à une dizaine de planchers finis si nous prenons en compte seulement
les trois types de planchers.
6.2. Essai in situ
6.2.4. Essai in situ et calcul de R’
Etudiant des planchers dépourvus de procès-verbaux, et donc inconnu du logiciel Acoubat, nous ne
pouvions pas connaitre facilement l’isolement des planchers. Ainsi je vais utiliser les essais in situ
effectués avant mon arrivée sur le chantier. Ces essais ont été réalisés le 18 août 2011 en soirée
après le départ des différents sous-traitants et la démolition des bâtiments avait déjà commencé,
surtout dans la RPA et nous ont permis d’obtenir les spectres des trois types de planchers.
Il est a noter que les essais in situ ont permis de connaitre l’isolement acoustique d’un plancher,
cette valeur en décibel prend en compte tous les parasites existants, tandis que les procès-verbaux
nous informent sur l’affaiblissement du plancher. Nous calculerons donc l’indice d’affaiblissement
apparent R’ pour chaque essai in situ.
Plancher nervuré en béton : Emission dans l’ancien bloc opératoire au 3ème étage, et la réception s’est
effectuée un étage en dessous. Trois mesures ont été effectuées, d’où les valeurs en bleu, rouge et
vert.
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
29
Figure 15: Spectre obtenu après des essais in situ sur le plancher nervuré, bruit aérien
L’isolement acoustique standardisé pondéré DnT,A = DnT,w + C = 50 – 1 = 49 dB
Calcul de l’indice d’affaiblissement apparent R’
D’après la norme EN 12354-1, on a :
Avec V : volume du local de réception en m3
Ss : Surface de l’élément de séparation en m²
D’où V = Ss*H
Avec H : hauteur du local de réception en m
On obtient donc :
Le terme correcteur, 10log (0,32V/Ss) est tellement faible que nous pouvons dire que DnT,A est égale
à R’. En effet, il faudrait deux fois la hauteur des étages à BETHESDA pour avoir une différence de
4dB. Hors le premier et le deuxième étage ont une hauteur constante à 3,50m et le troisième étage à
une hauteur de 3,20 m.
[ID=166] Dn,T / Dn,T,w (ISO 140-4) : Bethesda Bat C / Bethesda Bat C - Emm R+3 Local Bloc op Rec R+2 Plancher Nervure béton emm 1 - Emm R+3 Local Bloc op Rec R+2 Plancher Nervure béton Rec 1 - R+2 Plancher Nervure béton Sous Bloc op TR 1 - R+2 Plancher Nervure béton Sous Bloc op TR 1100 41.2
[ID=168] Dn,T / Dn,T,w (ISO 140-4) : Bethesda Bat C / Bethesda Bat C - Emm R+3 Local Bloc op Rec R+2 Plancher Nervure béton emm 2 - Emm R+3 Local Bloc op Rec R+2 Plancher Nervure béton Rec 1 - R+2 Plancher Nervure béton Sous Bloc op TR 2 - R+2 Plancher Nervure béton Sous Bloc op TR 2100 41.8
[ID=170] Dn,T / Dn,T,w (ISO 140-4) : Bethesda Bat C / Bethesda Bat C - Emm R+3 Local Bloc op Rec R+2 Plancher Nervure béton emm 3 - Emm R+3 Local Bloc op Rec R+2 Plancher Nervure béton Rec 3 - R+2 Plancher Nervure béton Sous Bloc op TR 3 - R+2 Plancher Nervure béton Sous Bloc op TR 3100 42.3
30
35
40
45
50
55
60
125 250 500 1 k 2 k 4 k
Dn ,T / Dn ,T,w (ISO 1 4 0-4)
50 ( -1 ; -4)
Dn ,T / Dn ,T,w (ISO 1 4 0-4)
50 ( -1 ; -4)
Dn ,T / Dn ,T,w (ISO 1 4 0-4)
50 ( -1 ; -4)
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
30
Plancher hourdis en terre cuite : Emission dans l’ancien local soin au 3ème étage, et la réception s’est
effectuée un étage en dessous. Trois mesures ont été effectuées.
Figure 16: Spectre obtenu après des essais in situ sur plancher hourdi, bruit aérien
L’isolement acoustique standardisé pondéré DnT,A = DnT,w + C = 44 – 1 = 43 dB
Comme nous l’avons démontré dans le paragraphe précédent, DnT,A = R’ = 43 dB. L’indice
d’affaiblissement acoustique apparent du plancher hourdi en terre cuite est de 43 dB.
Enfin, des essais d’isolement ont été effectués sur le plancher bois : Emission au 4ème étage, et la
réception s’est effectuée un étage en dessous.
Figure 17: Spectre obtenu après des essais in situ sur le plancher bois, bruit aérien
[ID=208] Dn,T / Dn,T,w (ISO 140-4) : Bethesda Bat C / Bethesda Bat C - Emm R+3 Plancher Hourdis terre cuite + Chape bois Local R+2 REC 1 - Local Soin R+ 2 TR 1 - Emm R+3 Plancher Hourdis terre cuite + Chape bois Local R+2 Emm 1 - Emm R+3 Plancher Hourdis terre cuite + Chape bois Local R+2 Emm 1100 35.6
[ID=210] Dn,T / Dn,T,w (ISO 140-4) : Bethesda Bat C / Bethesda Bat C - Emm R+3 Plancher Hourdis terre cuite + Chape bois Local R+2 REC 1 - Local Soin R+ 2 TR 2 - Emm R+3 Plancher Hourdis terre cuite + Chape bois Local R+2 Emm 2 - Emm R+3 Plancher Hourdis terre cuite + Chape bois Local R+2 Emm 2100 36.7
[ID=212] Dn,T / Dn,T,w (ISO 140-4) : Bethesda Bat C / Bethesda Bat C - Emm R+3 Plancher Hourdis terre cuite + Chape bois Local R+2 REC 1 - Local Soin R+ 2 TR 3 - Emm R+3 Plancher Hourdis terre cuite + Chape bois Local R+2 Emm 3 - Emm R+3 Plancher Hourdis terre cuite + Chape bois Local R+2 Emm 3100 36.4
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
125 250 500 1 k 2 k 4 k
Dn ,T / Dn ,T,w (ISO 1 4 0-4)
44 ( -1 ; -2)
Dn ,T / Dn ,T,w (ISO 1 4 0-4)
44 ( -1 ; -2)
Dn ,T / Dn ,T,w (ISO 1 4 0-4)
44 ( -1 ; -2)
[ID=154] Dn,T / Dn,T,w (ISO 140-4) : Bethesda Bat C / Bethesda Bat C - Emm Combles Rec local R+3 Plancher bois 1 - Local R+3 TR 1 - Emm Combles Rec local R+3 Plancher bois emm 1 - Emm Combles Rec local R+3 Plancher bois emm 1100 28.9
[ID=156] Dn,T / Dn,T,w (ISO 140-4) : Bethesda Bat C / Bethesda Bat C - Emm Combles Rec local R+3 Plancher bois 2 - Local R+3 TR 2 - Emm Combles Rec local R+3 Plancher bois emm 2 - Emm Combles Rec local R+3 Plancher bois emm 2100 29.2
[ID=158] Dn,T / Dn,T,w (ISO 140-4) : Bethesda Bat C / Bethesda Bat C - Emm Combles Rec local R+3 Plancher bois 3 - Local R+3 TR 3 (-10) - Emm Combles Rec local R+3 Plancher bois emm 3 - Emm Combles Rec local R+3 Plancher bois emm 3100 29.7
10
15
20
25
30
35
40
45
50
125 250 500 1 k 2 k 4 k
Dn ,T / Dn ,T,w (ISO 1 4 0-4)
45 ( -2 ; -6)
Dn ,T / Dn ,T,w (ISO 1 4 0-4)
44 ( -2 ; -6)
Dn ,T / Dn ,T,w (ISO 1 4 0-4)
44 ( -3 ; -8)
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
31
En moyennant les trois valeurs nous obtenons DnT,A = 42 dB et comme nous l’avons vu
précédemment R’ 42 dB pour le plancher bois.
6.2.5. Influence de quelques paramètres
L’influence de la perte des fréquences aigues
Je vais modéliser le spectre réalisé in situ au niveau des planchers béton nervuré en comblant la
perte, ainsi je décide d’utiliser les fréquences ci-dessous :
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k
Affaiblissement évalué
42 37 41 44 38 40 46 44 50 51 50 52 53 54 55 56
A l’aide de ces valeurs je trace un graphique, puis j’utilise la norme NF EN ISO 717-1 pour connaître
l’indice d’affaiblissement acoustique pondéré Rw. Le terme d’adaptation C prend en compte les
caractéristiques du spectre rose, c'est-à-dire que l’émission sonore à un nombre de décibels constant
sur toutes les octaves.
J’obtiens un Rw C = 49 dB
En faisant de même mais en augmentant encore les fréquences aigües,
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k
Affaiblissement évalué
42 37 41 44 38 40 46 44 50 51 50 52 53 55 57 60
J’obtiens un Rw C= 49 dB, le même affaiblissement que précédemment
Dans ce cas on obtient le même isolement avec ou sans fuites. On peut les négliger.
Je fais de même pour les planchers hourdis brique :
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k
Affaiblissement in situ
36 39 32 43 42 38 42 42 43 43 41 41 45 44 46 47
Les essais in situ donnent Rw C = 43 dB et en augmentant les fréquences aigües:
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k
Affaiblissement évalué
36 39 32 43 42 38 42 42 43 43 41 41 45 49 52 55
On obtient un Rw C = 44 dB
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
32
La différence est donc de 1dB ce qui n’est même pas audible, nous pouvons donc négliger les pertes
dans les hautes fréquences qui sont dues à l’état d’avancement de la démolition lors des essais.
De même pour le plancher bois
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k
Affaiblissement évalué
29 21 32 35 37 37 39 40 46 49 47 48 49 50 52 55
On obtient un Rw C = 45 dB. Il y a donc 3 décibels d’écart, donc dans ce cas, là où la perte est la plus
importante, la perte des fréquences aigues ne sont pas négligeables.
L’influence du temps de réverbération (Tr)
Selon la destination des locaux, des durées de réverbération optimales sont données. On retiendra,
pour exemple, que Tr est proche de 8 s dans une église, de 1 à 3 s dans les salles de concerts et
auditoriums, de 0,8 s dans les salles de classe et de 0,5 s dans les pièces des logements. Pour les
locaux dont le volume est compris entre 100 et 1000 m3, la valeur optimale du temps de
réverbération est donnée par la relation suivante :
Tr = 0,163 V *1/ 3
Figure 18: Graphique montrant l'influence du Tr
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
33
On observe une influence allant jusqu’à 10 dB quand on modifie le temps de réverbération
cependant l’allure de la courbe reste identique. Cela n’influe pas sur l’étude des fréquences critiques.
Mais on démontre la grande influence de l’ameublement. Etant donné que les essais in situ ont été
effectués durant la démolition, le temps de réverbération est grand mais si on se met dans une
situation d’une pièce meublée avec un temps de réverbération de 0,5 seconde (temps de référence
pour une pièce meublée) il est possible d’augmenter l’affaiblissement de 6 décibels, ce qui est a
notre avantage.
L’influence de l’isolement en fonction de trois mesures de Tr
Figure 19: Trois mesures in situ du temps de réverbération dans une même pièce
[ID=86] Salle : Bethesda Bat C - R+2 Plancher Nervure béton Sous Bloc op TR 1 100 1.75
[ID=89] Salle : Bethesda Bat C - R+2 Plancher Nervure béton Sous Bloc op TR 2 100 1.91
[ID=92] Salle : Bethesda Bat C - R+2 Plancher Nervure béton Sous Bloc op TR 3 100 2.06
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
125 250 500 1 k 2 k 4 k
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
34
Figure 20: Evolution de l'isolement en fonction des trois temps de réverbération différent
Malgré des temps de réverbérations différents, allant de 0,6 seconde d’écart à 315 Hz, l’isolement
reste identique.
6.3. Utilisation de la loi masse-ressort-masse
Dans ce paragraphe je vais utiliser le principe de masse-ressort-masse, donc je vais étudier les
planchers en essayant de trouver un équivalent théorique avec ce principe. L’objectif premier est que
l’équivalent doit avoir les mêmes fréquences critiques que nos planchers.
L’étude de l’isolement d’une double paroi, qu’elle soit horizontale ou verticale, comprend trois
fréquences critiques. Une est due à la fréquence de la première paroi. Elle dépend donc du matériau
et donc de sa masse volumique, son module d’Young et de son épaisseur. Une autre est due au
matériau de la deuxième paroi. Et la troisième fréquence critique dépend du complexe et donc de
l’épaisseur du plénum.
6.3.1. Nervures en béton
Le plancher en nervures de béton est composé d’une
dalle de 5cm d’épaisseur puis des nervures sur 22cm
avec un entre axe de 50cm. Au bout des ces nervures se
trouve une lamelle en bois permettant de fixer le
complexe en paille-plâtre d’environs 2cm d’épaisseur.
[ID=166] Dn,T / Dn,T,w (ISO 140-4) : Bethesda Bat C / Bethesda Bat C - Emm R+3 Local Bloc op Rec R+2 Plancher Nervure béton emm 1 - Emm R+3 Local Bloc op Rec R+2 Plancher Nervure béton Rec 1 - R+2 Plancher Nervure béton Sous Bloc op TR 1 - R+2 Plancher Nervure béton Sous Bloc op TR 1100 41.2
[ID=231] Dn,T / Dn,T,w (ISO 140-4) : Bethesda Bat C / Bethesda Bat C - Emm R+3 Local Bloc op Rec R+2 Plancher Nervure béton emm 1 - Emm R+3 Local Bloc op Rec R+2 Plancher Nervure béton Rec 1 - R+2 Plancher Nervure béton Sous Bloc op TR 2100 41.5
[ID=232] Dn,T / Dn,T,w (ISO 140-4) : Bethesda Bat C / Bethesda Bat C - Emm R+3 Local Bloc op Rec R+2 Plancher Nervure béton emm 1 - Emm R+3 Local Bloc op Rec R+2 Plancher Nervure béton Rec 1 - R+2 Plancher Nervure béton Sous Bloc op TR 3100 41.8
30
35
40
45
50
55
60
125 250 500 1 k 2 k 4 k
Dn ,T / Dn ,T,w (ISO 1 4 0-4)
50 ( -1 ; -4)
Dn ,T / Dn ,T,w (ISO 1 4 0-4)
50 ( -1 ; -3)
Dn ,T / Dn ,T,w (ISO 1 4 0-4)
50 ( -1 ; -3)
Figure 21: Coupe du plancher en nervures béton
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
35
Les fréquences critiques du plancher composé de nervures en béton sont d’après les essais in situ :
125 Hz, 250 Hz, 500Hz et 1000HZ
Je vais négliger les nervures :
Pour une paroi en béton de 5cm, un plénum de 24cm et 2cm de plâtre on obtient comme spectre :
Figure 22: Spectre d'une paroi double: 5cm de béton, 23 cm de plénum et 2cm de plâtre
La fréquence critique de 1000Hz présente lors des essais in situ s’explique par la présence du plâtre.
La fréquence critique de 500Hz peut s’expliquer par la présence du béton. En effet, le béton de
l’époque n’a surement pas la même masse volumique, d’où l’écart entre l’essai et la théorie.
On observe une très grande différence pour les hautes fréquences. Cela peut s’expliquer par le fait
que les essais in situ ont été effectués alors que la démolition de la clinique était déjà en cours. Ainsi
il est fort probable qu’il y ait eu des fuites, par exemple des trous traversant le plancher dus à
l’absence de tuyaux. Ce phénomène se retrouve pour les trois types de plancher.
L’affaiblissement acoustique de la paroi double est de Rw+C = 75 dB. La différence d’affaiblissement
entre la théorie et les essais in situ, soit 26dB, peut s’expliquer par le fait que le complexe paille-
plâtre est trouvé à certains endroit.
Enfin une des deux fréquences inexpliquée doit être celle du volume d’air enfermé entre deux
nervures.
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
36
6.3.2. Hourdis briques
Le plancher en hourdis brique est composé d’une chape en
béton/mortier de 20cm d’épaisseur, de 8cm de hourdis en
brique puis des lamelles de bois qui permettent la fixation
du complexe paille-plâtre.
Les fréquences critiques du plancher composé de nervures en béton sont d’après les essais in situ :
160 Hz, 315 Hz, 500Hz entre 1000 et 1250 Hz et enfin 2500 Hz
La modélisation de ce plancher avec la méthode d’une double paroi est totalement inappropriée.
6.3.3. Plancher en bois
Plancher bois composé d’un parquet de 3cm, de
planches d’entrevous qui permettent de soutenir
le remplissage en scories, les solives de 25cm
soutiennent les chevrons et le complexe paille-
plâtre suit le motif en créneau des solives
Les fréquences critiques du plancher composé de nervures en béton sont d’après les essais in situ :
125 Hz, 630 Hz et 1000 Hz
Pour un plancher avec 3cm de bois (pin), un plénum de 9cm et 3cm de pin on obtient comme
spectre :
Figure 23: Coupe du plancher en hourdis brique
Figure 24: Coupe du plancher en bois
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
37
Figure 25: Spectre pour une paroi avec 3cm de pin, 9cm de vide et 3cm de pin
La présence du pin explique la fréquence critique de 630 Hz lors des essais in situ.
La fréquence critique de 1000 Hz présente lors des essais in situ peut s’expliquer par la présence du
plâtre.
La différence dans les hautes fréquences s’explique comme précédemment, c'est-à-dire par le fait
que les essais acoustiques ont été réalisés durant la phase de démolition.
Le spectre théorique nous permet de calculer le Rw+C = 52 dB. Soit une différence de 10 dB avec les
essais in situ. Cette différence peut s’expliquer par la présence d’autres matériaux non modélisés ici,
comme le plâtre et les scories qui peuvent avoir des fréquences critiques qui affaiblissent le plancher.
L’utilisation de la loi masse-ressort-masse nous permet de comprendre la présence de certaines
fréquences critiques lors des essais in situ, hors celle concernant la fréquence de l’air emprisonnée
entre les nervures ou dans le hourdis en céramique ne peuvent être déterminées. Pour ce faire je
vais essayer de trouver un plancher pourvu de procès-verbal et donc présent dans la base de
données d’Acoubat, qui a les mêmes fréquences critiques.
6.4. Utilisation d’autres méthodes
6.4.1. Plancher équivalent présent dans Acoubat
L’utilisation de la loi masse-ressort-masse ne permet pas tout, ainsi je vais essayer une autre
méthode : trouver un plancher équivalent présent dans Acoubat.
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
38
Indice d'affaiblissement
Produit :
Classe :
Origine :
Masse :
Dalle alvéolée BONNA Type 265 W + chape béton 60 mm
Dalle alvéolée
Produits traditionnels
500 kg/m²
Fréq.
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5000
Hz
R
48.0
49.0
47.0
53.0
51.0
54.0
57.0
59.0
60.0
64.0
65.0
67.0
69.0
70.0
69.0
71.0
70.0
72.0
dB
Rw (C;Ctr) = 63 (-1;-5) dB
Valeurs estimées à partir de mesures en laboratoire.
80
70
60
50
40
30
20
125 250 500 1k 2k 4k
Fréquence en Hz
Bd ne R
Copyright © 1998-2009 CSTB Acoubat V6.0.215-mars-2012 11:02:38
Plancher en nervures béton
Le matériau le plus proche du plancher nervuré
en béton, au niveau des fréquences critiques, est
une dalle alvéolée fabriqué par BONNA et de type
265W, avec une chape béton de 60mm, ce qui nous
donne une masse surfacique de 500kg/m².
D’après les essais in situ nous retrouvons les
fréquences de 125 Hz et 250 Hz. Ces fréquences
doivent caractériser l’air emprisonné dans le plancher en béton.
L’affaiblissement de cette dalle alvéolée est de 62 dB, ce qui est 13 dB au-dessus du plancher de
BETHESDA. Cela peut s’expliquer par le fait que la dalle alvéolée est beaucoup plus lourde au mètre
carré, donc la loi de masse a un effet important. Par exemple pour un mètre carré de plancher
nervuré en béton j’estime la masse surfacique à 184 kg/m² (2200kg/m3*0,05+
2200kg/m3*2*0,22*0,05+ 1300kg/m3*0,02) soit d’après la formule de la loi massique un
affaiblissement de 41 dB.
Plancher en hourdis brique
Dans la base de donnée d’Acoubat il est possible de trouver des planchers en hourdis brique,
cependant ils n’ont pas 20cm de chape dessus comme à BETHESDA.
Figure 26: Spectre d'une dalle alvéolée avec une chape béton
Figure 27: Image d'une dalle alvéolée avec une chape béton
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
39
Indice d'affaiblissement
Produit :
Classe :
Origine :
Masse :
Poutrelles hourdis céramiques 12+4
Plancher préfabriqué
Produits traditionnels
260 kg/m²
Fréq.
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5000
Hz
R
30.0
29.0
30.0
35.0
38.0
41.0
42.0
43.0
45.0
46.0
47.0
48.0
50.0
51.0
54.0
59.0
63.0
66.0
dB
Rw (C;Ctr) = 46 (-1;-5) dB
Valeurs estimées à partir de mesures en laboratoire.
70
60
50
40
30
20
10
125 250 500 1k 2k 4k
Fréquence en Hz
Bd ne R
Copyright © 1998-2009 CSTB Acoubat V6.0.215-mars-2012 11:08:16
Dans ce plancher connu d’Acoubat, on retrouve la fréquence de 125 Hz, cette dernière doit
correspondre à la fréquence critique de l’air emprisonnée dans le hourdis.
Le gain grâce à la loi de masse des 20cm de béton permet simplement d’obtenir un même
affaiblissement que le plancher d’Acoubat de 16cm d’épaisseur (contre 32cm à Bethesda). En effet,
le plancher de BETHESDA a un affaiblissement de 43 dB tandis que le plancher répertorié à un
affaiblissement de 45 dB. Donc pour la première fois depuis le début de l’étude, nous pouvons
utiliser ce plancher pour modéliser celui de BETHESDA.
6.4.2. Cahier du CSTB
Il n’existe aucun plancher bois dans la base de données d’Acoubat. Ce plancher n’a donc pas pu être
approximé par un plancher pourvu de procès-verbal. Ainsi il a fallu utiliser un autre moyen, mais ce
dernier se devait d’être une preuve reconnue par tous. En effet, tous les calculs ou méthodes utilisés
doivent être justifiables et une méthode purement théorique n’est pas prise en compte lors d’un
procès. Seul le tampon du CSTB fait foi. C’est pour cela que dans ce paragraphe nous utiliserons une
étude faite par le CSTB synthétisée dans un cahier intitulé Comportement acoustique des planchers
anciens étudiés en mars 1984. Le document fait par le CSTB est antérieur à la réglementation de
1999, c’est pourquoi les valeurs d’affaiblissement sont exprimées en dB(A) vis-à-vis d’un bruit rose.
Afin de comparer avec des valeurs actuelle nous approximerons que Rw = Rrose -1.
Figure 29: Spectre d'un plancher hourdis en brique de 12cm de hauteur avec 4cm de chape
Figure 28: Image d'un plancher hourdis en brique
de 12cm de hauteur avec 4cm de chape
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
40
Dans ce cahier, le CSTB a étudié l’influence d’un faux plafond sur un plancher bois avec plafond sans
remplissage.
Le plancher de BETHESDA a été encadré avec l’essai n°7. Ainsi nous pouvons connaître l’effet de la
mise en place de laine minérale dans le vide des planchers existants.
L’indice d’affaiblissement passe de Rw=45dB (essai 7) à Rw=51dB (essai 8). Le gain est donc de 6 dB
avec seulement 85mm de laine minérale.
La mise en place de 100mm de laine minérale et le rajout d’une plaque de plâtre de 13mm, permet
de passer de 45 dB (essai 7) à 56 dB (essai 12), soit un gain de 11 dB.
Figure 30: Extrait de la liste des planchers bois étudiés, " comportement acoustique des planchers anciens"
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
41
Figure 31: Spectres de l'essai 7 (rouge) et de l'essai 8 (jaune) Figure 32: Spectre de l'essai 7 (rouge) et de l'essai 12 (vert)
On observe un gain important dans les hautes fréquences, contrairement aux basses fréquences.
Rappelons que le plancher de BETHESDA est rempli de scories et qu’il y a une épaisseur de 3cm de
bois en plus. De plus le plancher fini sera composé d’un faux-plafond avec deux plaques de plâtre et
deux fois 100mm de laine minérale. Soit le double de plâtre et de laine minérale que l’essai 12, donc
l’indice d’affaiblissement devrait encore augmenter. Sans compter la présence de la chape allégée et
du revêtement de sol.
Réglementairement le plancher doit avoir un isolement de 53 dB. Le gain obtenu avec 100mm de
laine minérale est à peine suffisant pour atteindre la réglementation (prévoir au minimum 6 dB de
différences entre l’isolement et l’affaiblissement). Cependant en doublant la laine minérale et les
plaques de plâtre, la solution proposée devrait atteindre l’isolement nécessaire.
Il est à noter que cette méthode ne prend pas en compte les fréquences critiques qui pourraient se
former avec ces doublages, donc il n’est pas impossible qu’il y ait une détérioration du plancher. En
effet, la mise en place de laine minérale détériore l’affaiblissement à 100Hz, et peut-être que le
doublement de laine et de plâtre ne fera qu’accentuer ce phénomène.
6.4.3. La certification Qualitel
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
42
Il est possible d’approximer l’affaiblissement de ce hourdis sans effectuer d’essais in situ. Pour ce
faire nous utilisons le référentiel Qualitel, méthode décrite dans le paragraphe 7.1.6.
Figure 33: Paroi horizontale en corps creux
Le calcul de l’indice d’affaiblissement d’une paroi horizontale en corps creux sans doublage nécessite
la connaissance de la masse volumique, après il s’agit d’appliquer une formule.
ms = 260kg/m²
Rw +C = (40*log(ms)) -47 -5 = 45 dB
Cette méthode donne une bonne idée de l’affaiblissement d’une paroi cependant cette formule n’est
pas fondée sur un principe théorique mais sur une série d’essai et elle ne prend pas en compte
d’éventuelles fréquences parasites.
6.5. Modélisation avec Acoubat
6.5.1. Schémas des planchers finis et des configurations
Il existe un plancher pourvus d’un procès-verbal qui peut approximer le plancher de BETHESDA. Ainsi
pour utiliser Acoubat il faut connaitre tous les autres matériaux que nous pensons mettre afin
d’atteindre la valeur réglementaire. Et le logiciel nous permettra de valider ou non les choix.
Dans ce paragraphe nous établirons une coupe détaillée des hourdis briques afin de connaître nos
hypothèses.
Il est à signaler que le faux-plafond composé de suspentes et d’une plaque de BA13 sera mis en place
dans les salles de bains et les couloirs des logements afin de limiter la hauteur sous plafond à 2,50m.
Les coupes des circulations communes ne sont pas prises en compte car il n’y a aucune
réglementation acoustique concernant le bruit aérien ente deux circulations communes. C’est pour
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
43
cela qu’elles présenteront un faux-plafond composé seulement de plaque de plâtre de type
prégyflam afin de respecter la réglementation au feu ainsi que d’un faux-plafond décoratif.
Le plancher en hourdis de céramique est actuellement composé de la chape de 20cm d’épaisseur,
des hourdis et de lamelles en bois qui permettent de soutenir le complexe composé de paille et de
plâtre. Sur ce type de planchers il n’existera que deux revêtements de sol, le grès cérame ou le
parquet stratifié.
Figure 34: Schéma de la configuration 1
Figure 35: Schéma de la configuration 2
L’étude des bruits aériens d’un plancher ne prend pas en compte seulement la coupe du plancher
fini. Elle intègre également le volume des pièces, la présence ou non de trappe de visite, de gaines
techniques, le type de menuiserie intérieure et extérieure qui existe, les aérations... Ainsi il faut
prendre des cas concrets. J’ai choisi d’étudier un cas pour chaque type de revêtement.
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
44
HOURDIS BRIQUE
Configuration 1 Configuration 2
LOCAL D’EMISSION
Appartement B21 au 2ème étage du bâtiment B, hauteur sous faux-plafond : 2,75m
Séjour 23m²
Chambre
11m²
Revêtement de sol Carrelage Parquet stratifié
LOCAL DE RECEPTION
Appartement B11 au 1er étage du bâtiment B, hauteur sous faux-plafond 2,75m
Séjour 23m²
Chambre
11m²
Ces configurations sont dans le même appartement à savoir B21. Ceci est simplement fait pour
faciliter les essais acoustiques. En effet, effectuer des essais acoustiques nécessite beaucoup de
matériels volumineux lourds et fragiles. De plus les pièces sont l’une au dessus de l’autre, donc la
surface entre les deux locaux correspond à la surface d’une pièce.
La connaissance des planchers finis ainsi que les cas concrets dans lesquels nous allons les étudier
suffisent à utiliser le logiciel Acoubat.
6.5.2. Les limites d’Acoubat
A cette étape de l’étude, les fréquences critiques des essais in situ ont presque toutes été justifiées
et un des trois planchers a pu être encadré avec un matériau pourvu d’un procès-verbal. Ainsi je
pensais pouvoir le modéliser avec Acoubat. En effet, pour utiliser ce logiciel il suffit de connaitre tous
les produits utilisés, leurs mises en œuvre et les volumes des pièces étudiées. Ainsi j’avais tous les
éléments nécessaires pour utiliser ce logiciel. Cependant, lors de la modélisation je me suis rendu
compte que tous ces matériaux annexes étaient testés sur des dalles en béton. Par exemple, le
carrelage en grès cérame est testé sur une dalle béton de 14cm d’épaisseur et ensuite la dalle béton
est testée seule. Le carrelage ne peut donc être mis que dans le cas d’un plancher en hourdis brique,
ce qui n’est pas notre cas.
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
45
Figure 36: Spectre du carrelage en grès cérame
Cette méthode de réalisation des essais ne peut pas être utilisée dans notre cas car elle ne permet
pas de mettre en évidence les fréquences critiques du grès cérame seul. L’utilisation de ces produits
annexes via le logiciel Acoubat ne nous permettra pas de connaitre les fréquences critiques, et donc
les points faibles de nos planchers existants dans l’ancienne clinique de BETHESDA. Ce raisonnement
n’est pas correct, il a faut donc trouver une autre solution.
En résumé, l’utilisation de la loi masse-ressort-masse ainsi que de trouver des planchers similaires et
connus dans Acoubat ne nous servira pas pour modéliser avec le logiciel Acoubat, cependant cela
nous permet de connaitre et d’expliquer les fréquences critiques et donc les points faibles des
planchers existants. Ainsi il faudra trouver des matériaux annexes (faux plafond, chape, revêtement
de sol) n’ayant pas les mêmes fréquences critiques, au risque de dégrader les performances
acoustiques. Cependant l’adjonction de matériaux provoquera de nouvelles fréquences et au stade
de l’étude nous ne pouvons les déterminer.
Ci-dessous se trouve un arbre décisionnel récapitulatif de la méthode.
Amélioration de l'indice d'affaiblissement
Produit :
Classe :
Origine :
Support :
Carrelage en grès émaillé pressé 300x300x7,5 mm sur sous-couche OKAPHONE IICarrelage
KIESEL
Béton 14 cm (m = 325 kg/m²)
Fréq.
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5000
Hz
R
30.7
38.5
39.7
43.2
47.1
48.4
52.3
53.5
57.7
60.2
60.9
61.5
62.0
65.3
67.1
70.6
74.4
75.2
dB
R
32.1
36.4
35.3
40.3
44.1
48.4
54.2
59.5
66.1
70.5
73.5
74.9
77.4
80.1
82.5
84.7
83.3
81.3
dB
plancher doublé
Rw (C;Ctr) = 56 (-3;-8) dB
plancher support
Rw (C;Ctr) = 56 (-2;-8) dB
(Rw + C)plancher lourd = 0 dB
Valeurs mesurées en laboratoire.
Rapport d'essai : CSTB AC05-204 du 19/01/2006.
90
80
70
60
50
40
30
125 250 500 1k 2k 4k
Fréquence en Hz
Bd
ne
R
Copyright © 1998-2009 CSTB Acoubat V6.0.218-mai-2012 16:22:46
Amélioration de l'indice d'affaiblissement
Produit :
Classe :
Origine :
Support :
Carrelage en grès émaillé pressé 300x300x7,5 mm sur sous-couche OKAPHONE IICarrelage
KIESEL
Béton 14 cm (m = 325 kg/m²)
Fréq.
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5000
Hz
R
30.7
38.5
39.7
43.2
47.1
48.4
52.3
53.5
57.7
60.2
60.9
61.5
62.0
65.3
67.1
70.6
74.4
75.2
dB
R
32.1
36.4
35.3
40.3
44.1
48.4
54.2
59.5
66.1
70.5
73.5
74.9
77.4
80.1
82.5
84.7
83.3
81.3
dB
plancher doublé
Rw (C;Ctr) = 56 (-3;-8) dB
plancher support
Rw (C;Ctr) = 56 (-2;-8) dB
(Rw + C)plancher lourd = 0 dB
Valeurs mesurées en laboratoire.
Rapport d'essai : CSTB AC05-204 du 19/01/2006.
90
80
70
60
50
40
30
125 250 500 1k 2k 4k
Fréquence en Hz
Bd
ne
R
Copyright © 1998-2009 CSTB Acoubat V6.0.218-mai-2012 16:22:46
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
46
Produits pourvu de PV
Oui Non
ACOUBAT
Essais in situ DnTA et calcul
de R’
Analyse spectrale fcr
Encadrement avec des
matériaux pourvus de PV
Loi de masse et loi masse-
ressort-masse
Utilisation documentations
CSTB
Figure 37: Raisonnement incorrect
6.5.4. AcouSYS
Le logiciel AcouSYS est développé par le CSTB et permet de prédire les performances acoustiques des
structures multicouches que cela soit dans le domaine du bâtiment, de l’industrie automobile ou de
l’aéronautique. Concernant le domaine qui nous intéresse, AcouSYS permet de modéliser des murs,
des murs doublés, des cloisons, des chapes flottantes, des faux-plafond, des sous-couches sous
carrelage, des écrans routiers… Ce logiciel permet de prédire l’indice d’affaiblissement acoustique R,
le niveau de bruit d’impact Ln, le coefficient d’absorption acoustique αs, le bruit de pluie Li.
AcouSYS est fondé sur la méthode des matrices de transfert. Les différentes couches d’épaisseur
constante constituant la structure peuvent être des matériaux de type solide, viscoélastique, fluide,
poreux, élément perforé ou solide orthotrope. La modélisation des couches poreuses (matériau
absorbant) correspond à la théorie de Biot. Une couche poreuse peut aussi être prise en compte
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
47
comme un fluide équivalent. Les couches de types solide et viscoélastique prennent en compte la
propagation de deux types d’onde différents (compression et cisaillement). Les éléments perforés
sont modélisés sur la base des travaux d’Atalla et Sgard, en les représentants comme un matériau
poreux avec une phase solide rigide. Les solides orthotropes sont modélisés comme des plaques
minces orthotropes. De plus, les différentes couches peuvent être en contact ou sans contact entre
elles. Pour la prédiction de l’indice d’affaiblissement acoustique et le coefficient d’absorption, le
système est excité par un champ acoustique diffus composé d’un ensemble d’ondes planes arrivant
dans différentes directions. Le coefficient d’absorption sous incidence normale peut aussi être
évalué. Pour le calcul du coefficient d’absorption acoustique, le système multicouche est supposé
reposer sur une fondation rigide. Une excitation structurale répartie sur une petite surface de la
structure est décomposée en un nombre infini d’ondes de contrainte normale. Le champ de vitesse,
sur les interfaces inférieure et supérieure du multicouche, évalué dans l’espace des nombres d’onde
permet de calculer l’intensité acoustique rayonnée de part et d’autre de la structure. Le niveau de
bruit de choc lorsqu’une machine à chocs est utilisée comme excitation, et le niveau de bruit de pluie
lorsqu’une pluie spécifique correspond à l’excitation, sont évalués sur ce principe. La force
d’excitation associée à la machine à chocs peut être estimée comme une fonction de la masse et de
la vitesse d’impact d’un marteau, la mobilité d’entrée de la structure étudiée et la fréquence
d’impact des marteaux de la machine à chocs. Cette force d’excitation dépend de la mobilité
d’entrée de la structure et doit donc être calculée pour chaque système. La force d’excitation
associée à la pluie (chute et impact des gouttes d’eau) peut être estimée de manière similaire.
Le CSTB a développé une méthode de prédiction de l’indice d’affaiblissement de cloison sur simple
ossature; cette méthode est fondée sur une approche mixte : une approche par matrice de transfert
pour évaluer l’indice d’affaiblissement de la cloison sans les éléments d’ossature (transmission par la
cavité de la cloison) et une approche ASE (Analyse statistique de l’énergie) pour évaluer l’indice
d’affaiblissement de la cloison par les chemins de transmission associés aux éléments d’ossature
seuls. Les éléments d’ossatures sont modélisés comme des ressorts ponctuels correspondant aux
points de fixations des plaques sur l’ossature par des vis. Dans les basses fréquences, cette méthode
est complétée par une approche prenant en compte les montants en partie courante de la cloison
comme des éléments de ressorts linéiques périodiques. La transition entre une connexion linéique
(ressort linéique) et une connexion ponctuelle (ressort ponctuel) entre les deux parements de la
cloison apparait lorsque la demi-longueur d’onde flexion des parements est égale à la distance entre
les vis.
En somme, AcouSYS nous permet de modéliser tous les systèmes voulus pourvu que les couches de
matériaux soient parallèles et d’épaisseur constante. Ainsi ce logiciel ne peut nous servir pour
modéliser les nervures béton. Cependant il est utile pour modéliser le plancher bois et les hourdis
brique. Cependant pour ce dernier je ne pourrais avoir la fréquence de résonnance du hourdis
puisque la modélisation ne se fait que par des couches horizontales.
Ce logiciel présente un autre avantage non négligeable, c’est qu’il est développé par le CSTB et que
chaque résultat obtenu est certifié par le tampon du CSTB, c’est donc une preuve juridique.
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
48
Ayant pris connaissance de ce logiciel tard dans mon étude, je n’ai pas trouvé nécessaire, en
comparant le temps qu’il me restait et le prix nécessaire à la licence, de demander à l’acheter.
Cependant le CSTB m’a envoyé une version de démonstration, cette dernière ne permet pas
d’effectuer les calculs.
L’utilisation d’AcouSYS est relativement simple, du moins la partie que j’ai pu tester soit celle post
calcul. Au début de la modélisation du système il faut choisir si ce sera un système en multicouche ou
en cloison simple (utilisation de rails et de montants). Pour nos planchers, le système multicouche est
nécessaire. Ensuite il faut choisir les matériaux qui composeront le système. Les matériaux sont de
plusieurs types, à chaque type correspond un code couleur :
· Composant de l’ossature
· Matériaux fluides (Code couleur : bleu)
· Matériaux solides isotropes (Code couleur : orange)
· Matériaux solides orthotropes (Code couleur : rouge foncé)
· Matériaux viscoélastiques (Code couleur : vert)
· Matériaux poreux (Code couleur : jaune)
· Matériaux fluides équivalents (Code couleur : gris)
· Matériaux solides perforés (Code couleur : violet)
Ensuite il suffit de choisir l’ordre des couches, l’épaisseur de chaque couche et le type de contact
entre les couches : « contact libre » ou « appartient au support ». Pour le premier, cocher cette case
correspond à un contact « non collé » entre les deux couches. Pour le second, cocher cette case
permet de calculer directement l’amélioration ΔR de l’indice d’affaiblissement acoustique ou une
réduction du niveau de bruit d’impact ΔR. Parallèlement au choix hiérarchique des couches et de leur
épaisseur, une modélisation 3D se met en place, voir la figure ci-dessous.
Figure 38: AcouSYS, code couleur des matériaux
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
49
Figure 39: Capture d’écran du logiciel AcouSYS, modélisation des hourdis brique
Ensuite il suffit de lancer les calculs, partie dont je n’avais pas accès.
Figure 40: AcouSYS, image des calculs possibles
Le résultat est affiché comme ci-dessous :
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
50
Figure 41: AcouSYS fiche de résultat
Les limites de ce logiciel sont vite apparues. En effet, le fait de ne pouvoir modéliser que des couches
parallèles élimine la modélisation des nervures et ceci élimine la fréquence critique du système des
hourdis. Cependant ce logiciel à un énorme avantage par rapport à Acoubat :il est plus simple
d’utilisation et permet de modéliser des systèmes plus complexes, par exemple en modélisant la
chape, les faux-plafonds. Toutefois, je n’ai pas trouvé certains matériaux, comme l’isolant phonique
sous la chape, ou un film polyéthylène, ou du carrelage. Le manuel d’utilisation de AcouSYS nous
informe qu’il est possible de créer de nouveaux matériaux dans la base de données, mais je n’ai pu
tester cette option avec la version de démonstration.
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
51
6.6. Résumé de la méthode (arbre décisionnel)
Pour finir sur le cas particulier des planchers de BETHESDA, je résume la méthode à utiliser si nous
rencontrons le même problème lors d’un autre chantier.
Construction neuve
OUI
NON
Complexe connu
OUI
NON
ACOUBAT
Complexe connu NON
Couche parallèles et d’épaisseurs constantes
NON
OUI
Se faire une idée de R’ avec Acoubat,
AcouSYS, cahier du CSTB
Ajout de doublage (faux-plafond, chape, revêtement de
sol…)
R’ du plancher fini
Tests en amont au laboratoire
AcouSYS
Essai in situ
Modélisation des pièces avec
fenêtres, portes...
Figure 42: Arbre décisionnel
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52
7. DEUX POINTS SINGULIERS
7.1. Le double mur
7.1.4. Présentation du sujet
Effectuer une réhabilitation n’est pas chose aisée. En effet, il est impossible de tout prévoir. Ainsi,
régulièrement durant la phase de démolition nous avons découvert des choses inattendues, comme
par exemple un double mur. Lors du repérage des murs porteurs durant la phase de projet, le mur
qui nous intéresse a été considéré comme tel. Hors lors de la création d’une ouverture dans ce
dernier nous avons découvert qu’il n’était composé que de deux parois verticales en briques de 10
cm d’épaisseur, séparées par un plénum de 13cm. La structure porteuse est en fait un réseau
poteaux/poutre caché par les parements en brique.
Figure 43: Détails du double mur Figure 44: Photos du double mur
Que faire de ce mur ? Doit-on le démolir et en construire un nouveau ? Est-ce que du point de vue
acoustique il va répondre à la réglementation, à savoir 53 dB d’isolement puisque nous sommes
entre un logement et une circulation commune? Le complexe brique/air/brique ne va-t-il pas créer
un phénomène de résonance ?
C’est pour cela qu’il est nécessaire de calculer l’indice d’affaiblissement de cette paroi. Pour ce faire
nous allons comparer deux méthodes. La première est purement théorique tandis que la deuxième
est fondées sur le référentiel de la certification Qualitel (anciennement dénommé Méthode Qualitel)
Par contre ni la résistance au feu ni la résistance thermique du double mur ne seront pas traitées.
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
53
7.1.5. La méthode théorique
Si les éléments distincts de la paroi multiple n'avaient aucune liaison entre eux, même pas par l'air
qui les sépare habituellement, l'isolement total serait la somme des isolements de chaque élément.
Hors la séparation complète n'est jamais réalisée au point de vue acoustique. Les éléments
composant une paroi multiple sont toujours plus ou moins étroitement liés et la vibration de l'un
entraîne la vibration de l'autre.
Dans ce paragraphe je vais utiliser le principe de masse-ressort-masse, mais l’étude sera théorique. Cette méthode est possible uniquement parce que le plénum est rempli d’air, et non de laine minérale.
Les hypothèses concernant la brique sont :
- Matériau homogène - Masse volumique 1200 kg/m3 - Module d’Young 9.5*10^9 N/m², - Facteur de pertes internes 1.50*10^-2,
Ce qui nous donne :
- Une fréquence critique de la brique 227 Hz - Une fréquence de résonance 40 Hz
Figure 45: Spectre de l'affaiblissement du mur double (en bleu). Spectre d'un parement de brique (vert)
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
54
On obtient un affaiblissement de 77 dB à l’aide de la courbe et de la norme EN ISO 717-1 qui nous explique comment le calculer.
Lors de l’étude de ce double mur, j’ai dans un premier temps pris la masse volumique d’une brique pleine. J’obtenais un affaiblissement de 88 dB. Ce résultat indiquait une excellente performance acoustique, ce qui est étonnant. Après une observation plus poussée du mur, je me suis rendu compte que les briques étaient creuses, ce qui a changé la masse volumique et ainsi l’affaiblissement. Il y avait un écart de 11 dB.
7.1.6. Le référentiel de la certification Qualitel
« Le référentiel de la certification Qualitel (anciennement dénommé « Méthode Qualitel ») réunit un certain nombre d’éléments d’appréciation et de modes de calcul appliqués aux logements neufs permettant d’en exprimer les niveaux de qualité technique. Son contenu permet aux professionnels de disposer d’une méthodologie efficace et reconnue pour l’appréciation préalable des principales qualités d’usage, de confort et d’entretien de leurs projets de logements. » L’évaluation comporte plusieurs rubriques dont :
- L’acoustique extérieure qui traite des protections contre le bruit extérieur au bâtiment - L’acoustique intérieure qui traite des bruits aériens, de chocs, d’équipement interne au
logement, d’équipement collectif, et des parties communes Dans les annexes de ce référentiel, il existe une méthode de calcul pour déterminer l’affaiblissement d’une paroi verticale simple, d’une paroi verticale double, d’une paroi verticale simple ou double avec un doublage. Concernant l’affaiblissement d’une paroi horizontale, ce référentiel nous permet de déterminer l’affaiblissement d’un plancher béton avec ou sans doublage, d’un plancher en corps creux (hourdis) avec ou sans doublage, et d’un plancher béton ou creux avec une chape flottante. Cependant, ce référentiel nous permet de calculer sans réellement savoir quels principes, hypothèses ni même formules sont utilisés. Il faut donc l’utiliser en parallèle d’une méthode connue, comme dans le paragraphe ci-dessus.
Figure 46: Paroi horizontale en corps creux
Figure 47: Paroi horizontale en béton lourd avec un doublage en sous-face
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
55
Figure 48: Paroi horizontale en béton lourd avec une chape flottante
En reprenant l’hypothèse de la masse volumique de la brique creuse, soit 1200kg/m3, nous obtenons une masse surfacique des deux parois étudiées de 240kg/m² Ce qui nous donne un Rw + C = (40*log 240) -47 = 48 dB Donc l’isolement du double mur, d’après le référentiel de la certification Qualibel, est de 48 dB. D’après cette méthode, le double mur doit avoir au moins une face enduite afin de limiter la perméabilité à l’air de la paroi.
7.1.7. Conclusion
La méthode théorique nous donne un affaiblissement, c’est-à-dire qu’elle ne prend pas en compte
toutes les déperditions parasites. Donc il est certain que la performance de ce double mur sera
largement inférieure, au minimum de 10 décibels. La méthode Qualitel me parait pénalisante.
Cependant elle permet d’avoir un ordre de grandeur très rapidement, ce qui n’est pas négligeable. Le
respect de la réglementation acoustique est sanctionné par des essais in situ, ce qui induit une
obligation de résultats qui prévaut sur l’obligation de moyens. Ainsi il est toujours préférable de
prendre le cas le plus défavorable.
L’isolement requis entre un logement et une circulation commune est de 40 dB, soit un
affaiblissement de 46 dB. Sachant que dans le cas le plus défavorable nous avons un isolement de 48
dB. Donc le double mur n’a pas besoin d’être détruit. Cependant l’isolement réglementaire entre
deux logements est de 53 dB, donc il faut une paroi ayant au minimum 59 dB d’isolement, ce qui
n’est pas notre cas. Donc quand le double mur est entre deux logements il faut détruire le double
mur et faire un mur en parpaing de 20cm avec la mise en place d’un Calibel par exemple (complexe
fabriqué par Isover composé d’un panneau de laine de verre de forte densité sur lequel est collée
une plaque de plâtre).
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
56
7.2. L’évacuation des Eaux Vannes
7.2.4. Explication de la démarche
L’écoulement des eaux usées est un point critique du point de vue de l’acoustique dans un
immeuble. En effet, les gaines techniques sont souvent au même endroit à tous les étages, ce qui
nuit à l’acoustique puisque les étages inférieurs entendent l’écoulement des eaux. Afin de réduire
ces nuisances, nous pourrions utiliser des tuyaux en fonte. Cependant c’est beaucoup plus cher que
le PVC, matériau utilisé. Et économiquement parlant il est plus avantageux de traiter la gaine
technique que d’utiliser de la fonte. La gaine technique est protégée comme suit : 2 BA13/ 45mm de
laine minérale/2BA13 afin de répondre à la réglementation acoustique qui exige un isolement de 30
dB(A) dans les pièces principales et de 35 dB(A) dans les cuisines.
Lors de ce PFE j’ai essayé de trouver un autre moyen, moins onéreux, de réduire les nuisances
sonores dû à l’écoulement des eaux usées (principalement des toilettes). J’ai tenté de traiter le
problème au niveau de la mise en œuvre du tuyau en PVC.
Premièrement j’ai estimé que ce qui faisait le plus de bruit lorsque l’on tire la chasse d’eau c’est les
remous provoqués dans le tuyau. Ces remous proviennent d’un écoulement turbulent. Donc peut
être que si nous arrivions à obtenir un écoulement laminaire, la gêne sonore serait moindre.
Afin d’obtenir un régime laminaire nous pouvons agir sur le diamètre, mais de combien doit-il
augmenter ?
Détermination du diamètre pour obtenir un écoulement laminaire dans le tuyau :
(1) Nombre de Reynolds : Re =
doit être inférieur à 2000 pour être en écoulement laminaire
Avec : V : vitesse en m.s-1 ; D : diamètre du tuyau en mètre ; ν : viscosité dynamique en m².s-1
(2) Débit : Q = V*S = Vol /Tps
Avec : Vol: volume en m3 ; Tps: temps en seconde et S : surface en m²
Régime Turbulent
Remous Bruit
Régime laminaire
Fluide Moins
bruyant
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
57
D’après les équations (1) et (2) on obtient :
Hypothèses :
- Chasse d’eau : 6L en 3 secondes
- Viscosité cinématique de l’eau à 18°C, ν= 1,061*10-6 m²/s
Note : - il existe des demi-chasses d’eau, soit 3L d’eau
-la viscosité des eaux usées est supérieure à celle de l’eau
Calcul :
On obtient : D = 1,20m
Modification des hypothèses :
- Si la viscosité augmente, le diamètre diminue, par exemple si ν=2*10-6m²/s, D=0,64m
- Si on prend une demi-chasse d’eau, D=0,60m
- Si le temps d’évacuation diminue, le diamètre va augmenter
Ainsi nous obtenons un diamètre de 1,20m. Il est inconcevable de perdre autant de place quand on
connait les prix de l’immobilier. Il faut donc trouver une autre approche.
Deuxièmement, lors de mes recherches j’ai trouvé l’existence d’un tuyau appelé Friaphon. Ce tuyau
composé d’une couche extérieure en PVC et d’une couche intérieure beige clair composé d’un
mélange de PVC-U et PVC-C, promet des affaiblissements acoustiques supérieurs à la réglementation
acoustique.
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
58
Figure 49: Tuyaux en Friaphon
Le procès-verbal de ce matériau semble très concluant, cependant Yves KAYSER l’ayant déjà utilisé
n’a jamais réussi à atteindre l’affaiblissement acoustique vanté. De même pour l’entreprise ASC. De
plus je me suis rendu compte que ce produit tendait à disparaitre du marché. Donc j’ai estimé que
des essais ont été faits auparavant et qu’il est inutile de les refaire.
Troisièmement, j’ai pensé aux stops chutes qui existent dans les réseaux d’assainissement quand les
pentes sont trop importantes. Ainsi j’ai essayé de créer un effet de cassure. Pour ce faire j’ai imaginé
des tuyaux en pente. L’entreprise PERTUY CONSTRUCTION m’a autorisé à faire cette expérience dans
une gaine technique de la RPA. Et grâce à l’aide de l’entreprise ASC, plombier intervenant dans la
RPA, nous avons pu le mettre en œuvre.
7.2.5. L’expérience
Les essais acoustiques ont été effectués avec deux micros. Un est resté au 2ème étage durant tous les
essais. Le deuxième micro a effectué des essais au 3ème puis au 4ème étage. Les deux micros et
ordinateurs se sont préalablement accordés.
Le tuyau en PVC au 1er étage n’a pas pu être incliné car nous étions
dans le logement témoin et donc la gaine technique était déjà mise en
place avec les plaques de plâtre et l’isolant. L’évacuation des eaux, soit
les toilettes sont situées au 5ème étage. Pour les essais nous avons, à
chaque fois, rempli entièrement la chasse d’eau, donc tous les essais se
sont effectués avec la même quantité d’eau dans le tuyau. A chaque
étage une attente était présente de l’autre coté du mur, nous l’avons
rebouché avec du scotch afin d’éviter tout débordement.
Figure 50: Attentes bouchées avec du scotch
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
59
Figure 51: Schéma de la mise en place des essais
Respectivement :
Figure 52: Photo du tuyau au N+2
Figure 53: Photo du tuyau au N+3
Figure 54: Photo du tuyau au N+4
Figure 55: Photo du tuyau au N+5
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
60
Toutes les ouvertures ont été rebouchées avec du mortier et de la mousse polyuréthane coupe feu
en fond de coffrage. Un manchon a été précédemment placé autour des gaines PVC au droit de la
dalle en béton.
Figure 56: Rebouchage des percements avec du mortier
Nous avons effectué quatre essais pour chaque mesures, cela nous a permis de valider nos résultats
et d’être sûrs qu’il n’y a pas de mauvaise manipulation. Cependant pour plus de lisibilité des résultats
nous allons étudier l’essai 1 au N+3 et N+2 et essai 3 au N+4 et N+2.
7.2.6. Les résultats et l’analyse
Les essais et la visualisation leurs visualisations via des spectres et des courbes ont été réalisées à
l’aide du logiciel dBTRAIT32.
Figure 57: Essai 1 au N+3, niveau de bruit équivalent Leq par rapport au temps
Voie 2 Leq 60ms A dB dBMER 18/04/12 19h00m41s940 32.7 MER 18/04/12 19h01m03s960 35.4
Signal
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
00m42 00m44 00m46 00m48 00m50 00m52 00m54 00m56 00m58 01m00 01m02 01m04
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61
Figure 58: Essai 1 au N+2, niveau de bruit équivalent Leq par rapport au temps
D’après ces deux courbes, nous observons que le début de la courbe, quel que soit l’étage commence
en même temps, soit à 00’’47’ et qu’elle démarre en dessous de 30dB. Ensuite la courbe est
exponentielle et atteins un palier dans les deux étages de 55dB (attention l’échelle est trompeuse).
Enfin, la courbe sonore diminue d’environ à 5dB pour 2 secondes. Cependant l’étage inférieur
atteint 35 dB à 1’’ tandis que le niveau supérieur atteint cette même valeur à 00’’57’ soit 3’ avant.
Ce décalage de la fin sonore de l’évacuation entre les étages se remarque aussi durant l’essai 3,
comme nous pouvons le voir dans les deux courbes suivantes. En effet, le décalage est de 5
secondes.
Figure 59: Essai 3 au N+4, niveau de bruit équivalent Leq par rapport au temps
Ch. 1 Leq 500ms A dB dBMER 18/04/12 19h00m42s500 29.7 MER 18/04/12 19h01m28s500 29.8
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
00m45 00m50 00m55 01m00 01m05 01m10 01m15 01m20 01m25
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62
Figure 60: Essai 3 au N+2, niveau de bruit équivalent Leq par rapport au temps
Lorsque l’on observe les spectres ci dessous, on vérifie bien ce que l’on observe durant les essais, le
bruit est grave. En effet, pour l’essai n°1 qui est centré sur l’évacuation (de 19h00m46s à
19h01m02s) on obtient 50 dB pour une fréquence de 25Hz. Et il n’y a presque pas de fréquences
aigues. Concernant l’essai 3 ci-dessous, le spectre est constant à 12 dB, sauf pour les basses
fréquences, soit à partir de 63Hz.
Figure 61: Essai 1, N+2, Spectre équivalent au niveau de bruit représenté en dessous
Ch. 1 Leq 500ms A dB dBMER 18/04/12 19h29m57s000 23.8 MER 18/04/12 19h30m29s000 28.6
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
30m00 30m05 30m10 30m15 30m20 30m25
Ch. 1 [Instantané] Hz dB630 16.1
10
15
20
25
30
35
40
45
50
16 31.5 63 125 250 500 1 k 2 k 4 k 8 k 16 k
Ch. 1 1/3 Oct 630Hz 500ms dB dBMER 18/04/12 19h00m46s000 16.1 MER 18/04/12 19h01m02s000 22.4
10
15
20
25
30
35
40
00m46 00m48 00m50 00m52 00m54 00m56 00m58 01m00 01m02
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63
Figure 62: Essai 3, N+4, histogramme de l'évacuation des eaux usées
Figure 63: Essai 3, N+2, histogramme de l'évacuation des eaux usées
Les histogrammes de l’essai 3 sont représentatifs de l’état d’occupation des pièces. En effet, on
observe au 4ème étage, là où nous étions plusieurs dans la pièce, une forte proportion de niveau de
bruit au alentour de 35dBA, et une absence de bruit en dessous de 30dB. Cela peut s’expliquer par le
fait que nous étions présents dans la pièce et que donc nous bougions forcement un peu. Tandis
qu’au 2ème étage, la plus forte proportion de niveau de bruit se situe vers 25 dB, soit une pièce
extrêmement très calme (A savoir que 30dB correspond au niveau sonore d’une bibliothèque).
Cependant on observe également à cet étage une proportion allant jusqu’à 5% concernant le niveau
Voie 2 Leq dBA %51 8.5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
20 25 30 35 40 45 50 55 60
Ch. 1 Leq dBA %24 8.8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
64
de bruit aux alentours de 35 dB. Par conséquent ce niveau de bruit est aussi représentatif du bruit
extérieur au bâtiment, et surtout de la circulation automobile. Enfin le dernier pic, avant 55dB
correspond à l’évacuation des eaux usées.
Donc dans une pièce occupée par des gens qui essayent de ne pas faire de bruit lors des essais, nous
obtenons presque les mêmes proportions de niveau sonore entre les bruits extérieur aux logements
et les bruits provenant de l’évacuation des eaux. En quelques mots, les bruits extérieurs au logement
font autant de bruit que l’écoulement des eaux. Donc si nous prenons du recul et que nous nous
imaginions dans une pièce où les gens parlent, la proportion de bruit provenant de la chasse d’eau
des voisins serait très petite comparée aux bruits intérieurs et extérieurs.
Essai 1 Essai 3
Etage N+3 N+2 N+4 N+2
Début 19’’00’45 19’’00’45 19’’30’01 19’’30’01
Fin 19’’00’59 19’’01’02 19’’30’17 19’’30’22
Leq (dBA) 49,1 48,3 45,4 47,3
Lmax (dBA) 57 56 55,5 55,4
Lmin (dBA) 26,4 26,1 22,3 22,1
On observe que le niveau de bruit équivalent est semblable quelque soit l’étage et que les niveaux
maximum sont aussi identiques.
7.2.7. La conclusion
Inclinée de 2° un tube en PVC qui permet l’évacuation des eaux usées sur 5 étages ne permet pas de
diminuer le niveau de bruit équivalent. La nuisance sonore débute presque en même temps pour
tous les étages, cependant aux étages inférieurs, le temps nécessaire pour revenir au bruit d’avant
est plus long. L’inclinaison du tube n’influe pas sur le spectre, qui est principalement dans les basses
fréquences.
La nuisance sonore due aux chutes des eaux dans les conduites en PVC est certes un point sensible
du point de vue de l’acoustique, cependant elle est à relativiser quand on regarde la proportion de
cette nuisance.
Cependant pour un confort acoustique, la mise en place de gaine technique traitée acoustiquement
fonctionne parfaitement et tous les corps d’état savent la mettre en œuvre. Contrairement à la mise
en place de tuyaux en biais, qui pourrait engendrer des complications au niveau de l’étanchéité si les
compagnons ne sont pas vigilents. D’autres recherches pourraient tout de même aboutir à ne plus
isoler acoustiquement les gaines techniques, par exemple avec un traitement plus en amont, comme
sur le siphon, ou la mise en place de tuyaux avec une pente encore plus importante.
Céline BONTEMPS | Modélisation acoustique dans une opération de réhabilitation, cas particulier des planchers
65
8. CONCLUSION
Après une étude acoustique globale des bâtiments à rénover je me suis rendu compte de la
complexité à modéliser les planchers atypiques de l’ancienne clinique BETHSDA à Strasbourg. Cette
dernière, de par son histoire, est composée d’une multitude de planchers anciens. La difficulté est
d’apprécier le niveau de performance des différents planchers existants vis-à-vis des bruits aériens et
solidiens. Etant donnée la complexité du sujet, l’étude s’est portée exclusivement sur l’isolement aux
bruits aériens pour trois types de planchers : un plancher en hourdis brique avec une chape et un
faux plafond composé de paille et de plâtre, un plancher bois avec également un faux plafond
composé de paille et de plâtre, et enfin un plancher en nervures bétonnées avec un faux plafond
composé de paille et de plâtre.
La première tentative de modélisation des planchers fût effectuée via un logiciel développé par le
CSTB : Acoubat. Cependant, ce dernier n’utilise que des produits pourvus de procès-verbaux, ce qui
n’est pas le cas des planchers de BETHESDA. J’ai donc essayé de trouver des matériaux pourvu de
procès-verbaux et qui pourraient s’apparenter aux planchers existants. Cette recherche fût menée à
l’aide des spectres des essais in situ et après une étude détaillée des fréquences critiques. Cette
dernière est primordiale car elle permet de comprendre la provenance de chaque fréquence
critique : du matériau ou du complexe. Seulement après cette étude je me suis rendu compte que le
logiciel Acoubat ne permettait pas de rajouter des produits tels que des faux plafonds ou des chapes
si le plancher n’est pas une dalle béton. Ainsi, malgré la recherche d’un plancher équivalent je n’ai pu
trouver de solution avec Acoubat pour obtenir l’isolement réglementaire.
Le logiciel Acoubat n’est pourvu d’aucun plancher en bois, il était donc impossible de trouver un
équivalent. J’ai ainsi utilisé une étude menée en 1984 par le CSTB qui fût synthétisée dans
comportement acoustique des planchers anciens. Cela m’a permis d’approximer le niveau de
performance acoustique d’un plancher bois avec un faux-plafond. Cependant il reste certaines
fréquences critiques présentes lors des essais in situ que je n’ai pas retrouvées dans le document du
CSTB et je ne peux affirmer qu’elles ne détérioreront pas le plancher fini. En effet, l’ajout de
revêtement de sol, de chape, de faux-plafond vont créer des fréquences critiques qui peuvent
détériorer le plancher initial.
Finalement la recherche m’a menée à la découverte d’un logiciel développé par le CSTB : AcouSYS. Il
permet de modéliser et de prédire les performances acoustiques des structures multicouches que
cela soit dans le domaine du bâtiment, de l’industrie automobile ou de l’aéronautique. Cependant,
la modélisation ne peut se faire que si toutes les couches du système sont parallèles et d’épaisseur
constante. Cette contrainte élimine d’office la possibilité d’étudier des nervures en béton. La
modélisation du plancher en hourdis brique peut s’effectuer avec AcouSYS, cependant elle ne
prendra pas en compte la fréquence du complexe déterminée par le volume d’air emprisonné dans
les hourdis. L’étude avec AcouSYS sera ainsi incomplète. Même si ce logiciel n’apportera qu’une aide
limitée dans notre cas, il possède un énorme avantage : il permet d’ajouter autant de couches que
nécessaire, pourvu qu’elles soient parallèles et d’épaisseur constante. Concrètement AcouSYS
permet l’ajout de faux-plafond, de chape, de carrelage, et ainsi de connaitre l’indice
d’affaiblissement R du plancher fini, manœuvre possible avec Acoubat seulement pour une dalle en
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béton. Néanmoins, Acoubat permet de modéliser des pièces entières, des bâtiments entiers avec
des entrées d’air, des portes, des fenêtres. Il est ainsi tout à fait imaginable d’utiliser le logiciel
AcouSYS afin de connaitre l’indice d’affaiblissement du plancher et ensuite d’utiliser Acoubat pour
modéliser des volumes.
Enfin maintenant nous savons qu’incliner les tubes en PVC qui permettent l’évacuation des eaux
usées ne réduit pas le niveau de bruit. D’autres recherches pourraient tout de même aboutir à ne
plus isoler acoustiquement les gaines techniques, par exemple avec un traitement plus en amont,
comme sur le siphon, ou la mise en place de tuyaux avec une pente encore plus importante.
9. GLOSSAIRE
CSTB : Centre Scientifique et Technique du Bâtiment
RPA : Résidence pour Personnes Agées
EPHAD : Etablissement d’Hébergement pour Personnes Agées Dépendantes
NRA : Nouvelle Réglementation Acoustique
DnT ,A: Isolement acoustique standardisé pondéré. Bruits aériens d’origine intérieure, grandeur sur
laquelle s’appuie la réglementation en dB
Laeq : Niveau sonore de référence, moyenne d’un cumul de bruits sur une longue durée (dB)
LnAT : le niveau de pression acoustique normalisé utilisé pour les bruits de chocs en dB(A)
Rw + C : Indice d’affaiblissement acoustique en dB, caractérise le pouvoir isolant d’un matériau,
mesuré en laboratoire (souvent au CSTB)
R’ : Indice d’affaiblissement acoustique apparent (dB), calculé à partir d’essais in situ
DnT,w : Isolement réellement perçu dans un local en dB
A : aire d’absorption équivalente en m²
Sm : surface du revêtement absorbant en m²
αw: coefficient d’absorption d’un matériau
Ssol : Surface au sol de la circulation en m²
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10. BIBLIOGRAPHIE
NORMES :
Arrêté du 30 juin 1999 relatif aux caractéristiques acoustiques des bâtiments d’habitations
Arrêté du 30 mai 1996 relatif aux modalités de classement des infrastructures
Code de la santé publique et plus particulièrement le décret n° 2006-1099 du 31 août 2006 relatif à la
lutte contre les bruits de voisinage et modifiant le code de la santé publique
NF S 31-080 relatif au confort acoustique dans les espaces de travails
NF EN ISO 717-1 relatif au calcul des indices d’isolement aux bruits aériens
NF EN ISO 718 – 2 : relatif au calcul des indices de bruit de choc
NF EN ISO 11-654 : relatif au calcul de l’indice d’absorption acoustique pondéré
Ouvrages :
Comportement acoustique des planchers anciens, études réalisées par le CSTB et publié en mars 1984
Le référentiel de la certification Qualitel, millésime 2008
Comprendre simplement l’acoustique des bâtiments, Loic Hamayon, éditions Le Moniteur, 2010
Réussir l’acoustique d’un bâtiment, Loic Hamyon, éditions Le Moniteur, 2006
Sites internet :
http://wlc.bouygues-construction.com/portal/authenticate
http://www.ademe.fr/particuliers/Fiches/bruit/
http://www.acoutechnic.com/article-26908172.html
http://www.cstb.fr/
http://www.bruit.fr/
http://www.cerqual.fr/cerqual/qualitel/le-referentiel-qualitel-et-ses-annexes/
www.isover.fr
www.lafarge.fr
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http://www.girpi.com/fr/component/docman/doc_view/104-atec-friaphon.html
http://www.acouphile.fr/parois-doubles.html
http://www.grenoble.archi.fr/cours-en-ligne/deletre/Isol_Acoust.pdf
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:5Xq7iPLwASMJ:ftp://ftp.grenoble.cstb.fr/
public/acousys/licences/AcouSYS-v2-licence-french.rtf+&cd=2&hl=fr&ct=clnk&gl=fr&client=firefox-a
11. TABLES DES ILLUSTRATIONS
Figure 1: Photo du bâtiment en 1889 ..................................................................................................... 7
Figure 2: Vue du ciel de BETHESDA avant les travaux ............................................................................. 8
Figure 3: Illustration des démolitions effectuées .................................................................................... 9
Figure 4: Représentation des zones du projet ........................................................................................ 9
Figure 5: Schéma d'une rue en U .......................................................................................................... 13
Figure 6: Extrait de l'arrêté du 30 juin 1999, Art 1er: Définitions des locaux ....................................... 14
Figure 7: Extrait de l'arrêté du 30 juin 1999, Art 2 ................................................................................ 14
Figure 8: Extrait de l'arrêté du 30 juin 1999, Art 2 ................................................................................ 15
Figure 9: illustration de la loi masse-ressort-masse .............................................................................. 18
Figure 10: A épaisseur équivalente, le principe masse-ressort-masse est plus performant ................ 18
Figure 11:Cloison séparative, SAD 180 .................................................................................................. 19
Figure 12: Résultat de la modélisation avec Acoubat ........................................................................... 20
Figure 13: Modélisation avec Acoubat .................................................................................................. 21
Figure 14: Résultat de la modélisation .................................................................................................. 22
Figure 15: Spectre obtenu après des essais in situ sur le plancher nervuré, bruit aérien .................... 29
Figure 16: Spectre obtenu après des essais in situ sur plancher hourdi, bruit aérien .......................... 30
Figure 17: Spectre obtenu après des essais in situ sur le plancher bois, bruit aérien .......................... 30
Figure 18: Graphique montrant l'influence du Tr ................................................................................. 32
Figure 19: Trois mesures in situ du temps de réverbération dans une même pièce ............................ 33
Figure 20: Evolution de l'isolement en fonction des trois temps de réverbération différent .............. 34
Figure 21: Coupe du plancher en nervures béton ................................................................................. 34
Figure 22: Spectre d'une paroi double: 5cm de béton, 23 cm de plénum et 2cm de plâtre ................ 35
Figure 23: Coupe du plancher en hourdis brique .................................................................................. 36
Figure 24: Coupe du plancher en bois ................................................................................................... 36
Figure 25: Spectre pour une paroi avec 3cm de pin, 9cm de vide et 3cm de pin ................................. 37
Figure 27: Spectre d'une dalle alvéolée avec une chape béton ............................................................ 38
Figure 26: Image d'une dalle alvéolée avec une chape béton .............................................................. 38
Figure 29: Image d'un plancher hourdis en brique de 12cm de hauteur avec 4cm de chape .............. 39
Figure 28: Spectre d'un plancher hourdis en brique de 12cm de hauteur avec 4cm de chape ............ 39
Figure 30: Extrait de la liste des planchers bois étudiés, " comportement acoustique des planchers
anciens" ................................................................................................................................................. 40
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Figure 31: Spectres de l'essai 7 (rouge) et de l'essai 8 (jaune) Figure 32: Spectre de l'essai 7 (rouge)
et de l'essai 12 (vert) 41
Figure 33: Paroi horizontale en corps creux .......................................................................................... 42
Figure 34: Schéma de la configuration 1 ............................................................................................... 43
Figure 35: Schéma de la configuration 2 ............................................................................................... 43
Figure 36: Spectre du carrelage en grès cérame ................................................................................... 45
Figure 37: Raisonnement incorrect ....................................................................................................... 46
Figure 38: AcouSYS, code couleur des matériaux ................................................................................. 48
Figure 39: Capture d’écran du logiciel AcouSYS, modélisation des hourdis brique .............................. 49
Figure 40: AcouSYS, image des calculs possibles .................................................................................. 49
Figure 41: AcouSYS fiche de résultat ..................................................................................................... 50
Figure 42: Arbre décisionnel ................................................................................................................. 51
Figure 43: Détails du double mur Figure 44: Photos du double mur ............................................. 52
Figure 45: Spectre de l'affaiblissement du mur double (en bleu). Spectre d'un parement de brique
(vert) ...................................................................................................................................................... 53
Figure 46: Paroi horizontale en corps creux .......................................................................................... 54
Figure 47: Paroi horizontale en béton lourd avec un doublage en sous-face ....................................... 54
Figure 48: Paroi horizontale en béton lourd avec une chape flottante ................................................ 55
Figure 49: Tuyaux en Friaphon .............................................................................................................. 58
Figure 50: Attentes bouchées avec du scotch ....................................................................................... 58
Figure 51: Schéma de la mise en place des essais ................................................................................. 59
Figure 52: Photo du tuyau au N+2 ......................................................................................................... 59
Figure 53: Photo du tuyau au N+3 ......................................................................................................... 59
Figure 54: Photo du tuyau au N+4 ......................................................................................................... 59
Figure 55: Photo du tuyau au N+5 ......................................................................................................... 59
Figure 56: Rebouchage des percements avec du mortier ..................................................................... 60
Figure 57: Essai 1 au N+3, niveau de bruit équivalent Leq par rapport au temps ................................ 60
Figure 58: Essai 1 au N+2, niveau de bruit équivalent Leq par rapport au temps ................................ 61
Figure 59: Essai 3 au N+4, niveau de bruit équivalent Leq par rapport au temps ................................ 61
Figure 60: Essai 3 au N+2, niveau de bruit équivalent Leq par rapport au temps ................................ 62
Figure 61: Essai 1, N+2, Spectre équivalent au niveau de bruit représenté en dessous ....................... 62
Figure 62: Essai 3, N+4, histogramme de l'évacuation des eaux usées ................................................ 63
Figure 63: Essai 3, N+2, histogramme de l'évacuation des eaux usées ................................................ 63
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12. ANNEXE
Annexe 1 : Repérage des valeurs réglementaires d’isolement des façades
Annexe 2 : Recensement des planchers existants
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ANNEXE 1 : Repérage des valeurs réglementaires d’isolement des façades
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ANNEXE 2 : Recensement des planchers existants
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