Acoustique : TD 3 Acoustique des salles - GIPSA-lab

Acoustique : TD 3
Acoustique des salles
2011–2012
Exercice 1 : Tissu
Un laboratoire de mesures est de dimensions (Lxlxh) 5 x 4 x 3 mètres. Le plancher est
en bois (α = 0.1), les murs et le plafond en béton (α = 0.02). Les vitres couvrent une
surface de 6 m2 (α = 0.05).
1. Quel est le TR dans ces conditions ?
2. On cherche à mesurer le α Sabine d’un tissu que l’on dispose sur la demi-surface
du plancher. On mesure alors un TR de 2 secondes. Quel est le alpha du tissu ?
3. Cette mesure vous semble-t-elle très précise ? ... complète ?
Exercice 2 : Salle polyvalente
Une municipalité décide de s’équiper d’une salle polyvalente de dimensions 80 x 30 x
12 m.
On mesure le TR, temps de réverbération de cette salle et l’on trouve TR = 3 secondes.
1. Quel est la surface équivalente de “fenêtre ouverte” ?
2. Quels sont les coefficients d’absorption si celui du plafond est le double de celui
des murs, le sol étant parfaitement réfléchissant ?
Pour améliorer l’acoustique, on pend 36 panneaux rectangulaires de 4 x 3 m de coefficients d’absorption α = 0.5 que l’on place sur les murs.
1. Quel est le nouveau TR ?
2. A votre avis, à quels usages cette salle sera-t-elle adaptée ?
1
Exercice 3 : Salle de réception
Evaluation de la réverbération d’un local par le calcul
Dans les problèmes de correction acoustique d’un local, il faut se méfier des calculs si
on ne maı̂trise pas tous les facteurs pouvant intervenir. . .Le propriétaire d’une salle de
réception, estimant que cette dernière était trop réverbérante décide de faire appel à
un bureau d’études acoustiques pour effectuer une correction du local. Les ingénieurs
optent pour la méthode consistant à faire des mesures de la durée de réverbération
par bandes d’octaves, afin de la comparer à la durée optimale à chaque fréquence pour
choisir la disposition et la nature des matériaux absorbants dans la salle. Les mesures
se font dans le local meublé mais non occupé.
Bande d’octave (Hz) 125
TR (s)
1.05
250
1
500
0.95
1000 2000
0.85 0.80
4000
0.70
Description de la pièce :
• surface = 12×8 = 96 m2
• hauteur sous plafond = 3.15 m
• volume= 302 m3
• hauteur sous poutres = 3 m
• surface totale des parois = 126 m2
• surfaces vitrées = 37 m2
L’ameublement est réparti en 3 groupes :
• tapis épais au sol (environ 40 m2 )
• tapisserie de laine au mur (8 m2 )
• 15 fauteuils au rembourrage épais, sur 30 m2 de sol
Ayant de vagues notions d’acoustique, le propriétaire décide de vérifier par le calcul le
TR à 1000 Hz, en ne tenant compte que des surfaces intérieures du local : les murs en
maçonnerie, le plafond (revêtus d’un enduit plâtre peint) et le sol (carrelé).
1. Quelle durée de réverbération calcule-t-il à 1000 Hz ?
2. A quoi est dû cet écart ?
Ayant fait savoir son désaccord avec les résultats de mesures, le bureau d’étude effectue lui-même le calcul.
3. Quelles durées de réverbération les ingénieurs calculent-ils dans chaque bande
d’octave ?
On peut considérer que l’aire d’absorption équivalente d’une personne debout dans la
salle est d’ 1/2 m2 , alors qu’une personne assise n’apporte pas de modification notable,
les fauteuils étant déjà très absorbants.
4. Quelle est la modification de TR pour une salle de 96 personnes dont un tiers est
sur la piste de danse, 16 au bar, le reste étant assis.
Détermination du traitement d’un local
La durée de réverbération optimale dépend principalement du volume du local et de
son utilisation. Nous nous baserons sur l’abaque donnée par R. Lamoral dans son ouvrage “Acoustique et Architecture” qui indique la durée de réverbération optimale à
1000 Hz pour une salle en fonction du volume.
2
hhh
hhhh
hhh
hh
Bande d’octave (Hz)
hhh
hhhh
h
hhhh
Coefficient d’absorption
hhh
Sol carrelé
Enduit plâtre peint
Vitrage
Tapis
Rembourrage des fauteuils
Tapisseries de laine
125
250
500
1000 2000
4000
0,01
0,01
0,25
0,15
0,45
0,05
0,01
0,01
0,20
0,30
0,55
0,10
0,01
0,02
0,15
0,45
0,60
0,20
0,01
0,02
0,10
0,45
0,60
0,30
0,01
0,02
0,04
0,50
0,60
0,45
0,01
0,02
0,05
0,45
0,60
0,35
1. Quel est le TR optimal à 1000 Hz pour une application d’émission de parole en
direct (sans moyen de sonorisation) dans un volume de 302 m3 ?
Compte tenu de la nécessité d’obtenir une réverbération un peu plus forte dans les
graves, et un peu plus faible dans les aigus (intelligibilité de la parole entre groupes
de personnes), on cherchera à obtenir un TR plus faible à 1000 Hz : entre 0.5 et 0.6
secondes. Les durées optimales donnent :
Bande d’octave (Hz) 125
TR optimal (s)
0.6
250
0.57
500
0.56
1000 2000
0.55 0.53
4000
0.51
2. Calculer pour chaque bande l’aire d’absorption équivalente qu’il faut rajouter.
Pour des problèmes d’esthétique, il est envisagé de ne traiter que le plafond, d’une
surface de 96 m2 , sans les poutres apparentes occupant 10 m2 .
3. Calculer les coefficients d’absorption à chaque bande d’octave du matériau idéal
à utiliser
3
Exercice 4 : Usine
Soit un atelier de hauteur h et de dimensions au sol 2h et 3h. Le sol et les murs sont
parfaitement réfléchissants. Cet atelier comporte 6 machines dont les niveaux de puissance acoustiques sont respectivement :
Machine
LW db(A)
A B C
97 90 93
D E F
90 85 96
1. Calculer le niveau de puissance acoustique total présent dans l’atelier
2. Calculer l’aire d’absorption équivalente et le α sabine du plafond, sachant que le
temps de réverbération dans l’atelier est TR = 3 s à toutes les fréquences et que
la hauteur du plafond est h = 6,30 m
3. Quel est le niveau de pression acoustique réverbérée dans le local ?
On suppose que toutes les machines ont une émission acoustique omnidirectionnelle
et qu’aucune machine n’est située a proximité d’un mur.
4. Pour chaque machine, quel est le niveau de pression acoustique reçu par un ouvrier, dû uniquement à la machine considérée, à 1 m de celle-ci ?
5. Quel est le niveau de pression acoustique total reçu par chacun des ouvriers ?
(on suppose que les machines sont réparties de telle sorte que les niveaux de
pression directe provenant des 5 autres machines sont négligeables devant celui
de sa propre machine)
6. Quel est le niveau équivalent Leq calculé sur 8 heures de présence à l’usine qui
sera reçu par chacun des ouvriers sachant qu’ils restent globalement pendant 6
heures à leur poste de travail respectif et 2 heures dans un autre local où le bruit
de fond moyen est 60 dB(A) ?
Pour libérer de la place au centre de l’usine, le directeur décide de réorganiser les postes
de travail de chacun des ouvriers. Les machines A, B, C et F sont placées aux quatre
coins de l’usine, et les machines D et E chacune le long du plus grand mur.
7. Ce directeur a-t-il de bonnes notions en isolation acoustique ? Pourquoi ?
8. Si la réponse est négative, calculer le niveau de pression acoustique reçu par les
ouvriers A et E
9. Calculer le niveau équivalent Leq sur 8 heures des ouvriers A et E
On décide de rénover les murs de l’usine avec des lattes de bois sur la demi-hauteur
de coefficient d’absorption α = 0.1 à toutes les fréquences.
10. Quelle répartition des lattes faut-il adopter pour une protection optimum des
ouvriers ?
11. Quel est le nouveau TR de l’usine ?
12. De combien de dB(A) a-t-on ainsi diminué le niveau de pression réverbérée ?
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