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Isolation acoustique
10 min

Isolation acoustique : principes et indices

Posté le 22.02.2021 - mis à jour le 26.04.2022

Dans le domaine du bâtiment, les nuisances sonores telles que les bruits de circulation, de pas, de conversation, d’équipements, sont la source de désagréments qui peuvent aller d’une dégradation de la qualité de vie, à des répercussions directes sur la santé des occupants.

Le saviez-vous ?

Aujourd’hui, 42% des français sont régulièrement gênés par des nuisances sonores dans leur logement. 64% de ces gênes sonores proviennent du voisinage extérieur et 36% viennent de leur propre logement (1).

La lutte contre les bruits est devenue un enjeu important qui se traduit par des réglementations qui fixent des performances acoustiques minimales à atteindre dans un bâtiment pour garantir le confort acoustique des occupants et usagers.

1. Les principes acoustiques

Le son

Le son est la sensation auditive engendrée par une onde acoustique qui se propage dans un milieu.

L’onde acoustique résulte d’une vibration de l’air due à une suite de pression et de dépression.
Tout son résulte de la vibration d’un corps. Dans l’air, la vibration des molécules se transmet de proche en proche depuis la source jusqu’à l’organe de réception qui peut être un appareil de mesure ou l’oreille humaine. Le son est caractérisé par son niveau et sa fréquence.

Le niveau sonore ou niveau de pression acoustique (Lp) caractérise l’amplitude du son.
Le niveau sonore s’exprime en Pascal (Pa).
L’échelle de perception de l’oreille humaine étant très vaste, on utilise dans la pratique une échelle logarithmique pour caractériser l’amplitude sonore. Cette échelle réduite s’exprime en décibel (dB). Au sein de l’onde sonore, la pression fluctue un certain nombre de fois autour de la pression atmosphérique. Le nombre de fluctuations par seconde définit la fréquence du son en hertz (Hz).

Le seuil d’audibilité de l’oreille humaine permet la perception des sons dont la fréquence se situe entre 20 et 20 000 Hz. La parole et la musique, très bien perçues par l’oreille, ont des fréquences médiums (200 à 2 000 Hz). Les fréquences étudiées dans le cadre de l’acoustique du bâtiment se situent entre 100 et 5 000 Hz.

(1) Etude BVA menée en septembre 2016 auprès d’un échantillon de 2005 personnes représentatives de la population française.
 

Mon Diag'Phonic

 

Les niveaux de bruit

Dans l’acoustique du bâtiment, on rencontre rarement un son pur, d’une seule fréquence et avec une puissance propre. On observe plutôt des mélanges de sons de fréquences et niveaux de puissances différents : des bruits.
La mesure acoustique réalisée dans un bâtiment ou dans un laboratoire à l’aide d’un sonomètre fournit un spectre du bruit : il représente le niveau sonore pour toutes les fréquences mesurées. 

Pour faciliter les échanges et les comparaisons au quotidien, le spectre du bruit est analysé conventionnellement par bande de tiers d’octave et/ ou bande d’octave, puis traité mathématiquement pour obtenir le niveau sonore global en dB ou dB(A)(1).
C’est ce niveau sonore global que nous utilisons au quotidien pour classifier, comparer et additionner les performances acoustiques entre elles.

Voici les règles d’addition applicables en fonction des niveaux de bruit considérés :

  • si les bruits sont de niveaux très différents (écart > 10 dB).
    Le bruit le plus fort masque le plus faible. C’est l’effet “de masquage” lorsque qu’un son est rendu inaudible par un autre : 95 dB + 80 dB = 95 dB.
  • si les bruits sont de niveaux voisins (écart < 10 dB).

 

L’évaluation du niveau de bruit résultant se fait par addition au niveau de bruit le plus fort d’une valeur donnée dans le tableau suivant :
 

regles-addition-niveaux-sonores- Placo®

L’échelle des niveaux de bruit ci-dessous permet d’organiser des bruits courants en fonction de la perception de l’oreille humaine :

 


Le fonctionnement acoustique des parois

Cas des parois simples (mur béton) : la loi de masse expérimentale et la fréquence critique

Les parois simples (béton, carreau de plâtre, parpaing creux, brique creuse) sont constituées d’un seul matériau. Leurs performances acoustiques varient selon la nature et la masse surfacique de ce dernier.

Selon une loi expérimentale dite “loi de masse”, leur indice d’affaiblissement acoustique (R) varie avec la fréquence. La fréquence critique est la fréquence à laquelle la paroi présente l’affaiblissement acoustique le plus faible. Au-delà de cette fréquence l’indice d’affaiblissement croit de façon linéaire à raison de 6 à 9 dB par octave.
Aujourd’hui, le spectre d’analyse étant entre 100 et 500 Hz, il est préférable d’avoir une fréquence critique en dessous de 100 Hz. Cette fréquence peut être abaissée en augmentant la densité de la paroi et/ou son épaisseur.

Cas des parois doubles : l’effet masse-ressort-masse et la fréquence de résonance

Afin d’optimiser la performance acoustique des parois et d’en limiter le poids et l’épaisseur, on a recours aux systèmes de parois doubles (ou parois légères). Elles sont constituées de deux parois simples séparées par un vide d’air ou un isolant, et présentent de bien meilleures performances acoustiques que les parois simples d’épaisseurs équivalentes. 

Dans le cas de parois doubles, on observe que l’indice R est plus faible à la fréquence de résonance du système. La fréquence de résonance dépend de la masse, l’épaisseur et la nature des éléments (matériaux et lame d’air/gaz) constituant la paroi. Chaque paroi double présente donc une fréquence de résonance qui lui est propre.

(1) Le dB(A) étant issu d’une pondération rendant compte de la sensibilité de l’oreille humaine.

Au-delà de cette fréquence, l’affaiblissement acoustique augmente de façon linéaire jusqu’aux fréquences critiques des parois simples qui la compose. Pour que la double paroi présente une bonne performance acoustique sa fréquence de résonance doit se situer en dessous de 100 Hz.

On peut déplacer la fréquence de résonance d’une paroi double en augmentant la distance entre les parements, le type d’ossature métallique, la masse des parements ou en modifiant la nature de l’isolant. Globalement, lorsque l’on doublera la masse des parements ou l’épaisseur de la lame d’air, on déplacera la fréquence de résonance dans les fréquences graves d’un tiers d’octave. Ce déplacement se traduira par un gain d’isolement de 3 à 4 dB.

Exemple de paroi double : Cloison séparative SAD 160 Placo® Duo’Tech® 25 Rw (C : C tr) = 69 (- 3 ; - 10) dB.

paroi-double-cloison-separative-SAD-Placo®

Les sources de bruit

On distingue trois sources de bruits dans le domaine de l’acoustique du bâtiment :
 

  • Bruits aériens : ils se propagent via l’air ambiant.
  • Exemples : bruit de conversation, bruit du trafic routier
  • Bruits solidiens : ils se transmettent par la mise en vibration des parois et structures.
  • Exemples : chute d’objet, bruit de pas…
  • Bruits d’équipements : se transmettent à la fois par l’air ambiant et par une mise en vibration. Exemples : ascenseurs, conduits de ventilation, réseaux hydrauliques…
     

Les propagations du bruit

La propagation des bruits se fait selon trois modes :
 

  • Par dispersion : dans un espace libre, on observe une dispersion de l’énergie acoustique, le niveau du bruit décroissant en fonction de la distance. La décroissance spatiale des bruits aériens peut être quantifiée en fonction de la source de bruit.
  • Par réflexion et absorption sur un obstacle : on observe alors un phénomène de réverbération d’une partie de la vibration sur les parois et obstacles rencontrés.
  • Par transmission de la vibration aux matériaux : le bruit se propage aux solides (parois, structures…).
     

Le traitement acoustique des locaux : isolation et correction

De la conception à la mise en œuvre, le traitement acoustique d’un local doit intégrer toutes les sources possibles de propagation des bruits.
En effet, l’acoustique est un tout. L’isolation acoustique vise à se protéger des bruits émanant de l’extérieur du local considéré : limiter les “transmissions parasites” en éliminant les “ponts phoniques” (un percement qui favorise la transmission de bruit aérien, un élément de structure qui transmet le bruit d’un équipement).

bruit-absorbe-et-transmis-par-la-paroi-Placo®

Une fois le local isolé des bruits en provenance de l’extérieur, il convient de traiter l’intérieur du local afin de limiter la réverbération des sons produits à l’intérieur du local : c’est l’objet de la correction acoustique, utilisée pour améliorer le confort acoustique au sein d’une pièce. 

Le traitement acoustique d’un bâtiment, dans le but d’atteindre le confort acoustique et la conformité aux exigences de performance réglementaire, sera basé sur une conception architecturale intégrant une isolation acoustique de qualité, associée à une correction acoustique adaptée à l’usage de chaque local du bâtiment.

2. Les indices utilisés dans la réglementation acoustique

Isolation acoustique

Il existe des indices acoustiques pour caractériser chaque type de bruit selon son origine.
On distinguera ensuite les indices de mesures en laboratoire (pour les éléments, produits ou systèmes) des indices de mesures in situ (pour les locaux).
 

tableau-indices-acoustiques-Placo®

Les indices utilisés pour l’évaluation de la performance des produits réalisée en laboratoire, ne prennent en compte que les transmissions directes. 

À contrario les indices utilisés pour la caractérisation des performances in situ reflètent quant à eux la totalité des transmissions (directes, indirectes et parasites). Les objectifs réglementaires sont fixés par types de bâtiments et selon l’origine des bruits dont on souhaite s’isoler. Ils sont exprimés avec des caractéristiques de performances in situ.
 

Correction acoustique

La correction acoustique vise à limiter la réverbération et à améliorer l’intelligibilité de la parole dans un local. Elle devra donc rendre l’ambiance sonore de ce local compatible avec les activités qui s’y déroulent. Par exemple, une salle de conférence doit permettre aux auditeurs d’écouter, quel que soit leur position dans le local, sans peine un orateur qui doit, lui pouvoir parler sans forcer ou modifier sa voix.

graphique-coefficient-d-absorbtion-Placo®

Pour traiter cette réverbération/intelligibilité, il faut faire appel à la notion d’absorption acoustique, qui se caractérise par le coefficient d’absorption acoustique w, qui est compris entre 0 et 1.
Il est mesuré en laboratoire à partir de la norme NF EN ISO 354 et calculé selon la norme NF EN ISO 11654.

graphique-duree-reverberation-Placo®

In situ, la qualité acoustique d’un local se mesurera par la durée de réverbération Tr, qui est le temps exprimé en seconde(s) nécessaire à un signal sonore pour décroître de 60 dB.

Cette durée de réverbération peut être appréhendée en utilisant la formule simplifiée de Wallace Clément Sabine : T = 0,16 x V / A 

Tr = 0,16 (V/A) avec V : Volume du local en m3 et A : aire d’absorption équivalente en m². 

C’est cette grandeur acoustique Aire d’Absorption Equivalente (AAE en m²) qui est rappelée généralement dans les notices acoustiques et/ou textes réglementaires. 

Par exemple, la réglementation acoustique pour les logements collectifs (arrêtés du 30 juin 1999) demande une Aire d’Absorption Equivalente supérieure ou égale au 1/4 de la surface au sol. 

L’Aire d’Absorption Equivalente (A) doit être supérieure ou égale au 1/4 de la surface au sol (S). Rappel : A = S x w.
 

schema-reglementation-acoustique-logements-collectifs-Placo®

 

3. La réglementation acoustique

Les exigences de la réglementation acoustique visent à garantir aux habitants des performances d’isolement acoustique in situ afin que les nuisances sonores extérieures à leurs logements ne viennent pas perturber leur confort quotidien. 

 

(1) Calculé à partir de l’indice d’affaiblissement acoustique pondéré Rw (C ; Ctr) : RA,tr = Rw + Ctr et RA = Rw + C