La Normalisation acoustique du Bâtiment
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La Normalisation acoustique du Bâtiment
C N S T C m LA NORMALISATION EUROPÉENNE EN ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT (1) a e ORMES & REGLEMENTS g a z i n EVALUATION DE L’ISOLEMENT AUX BRUITS AERIENS ET AUX BRUITS D’IMPACT Les choses bougent dans le monde de l’acoustique. Cette Daniel Soubrier, ir., chef du laboratoire évolution se concrétise notamment par l’élaboration de Acoustique, CSTC nouvelles normes européennes ou internationales et l’adaptation des normes belges devenues désuètes. Si harmonisation il y a, cette dernière ne s’est – hélas – pas faite au profit de la simplicité. En témoigne la multitude d’indices et de critères utilisables pour évaluer l’isolation acoustique. Tentative de clarification ... 1 CONTINUITE DANS LA DIVERSITE Pour l’évaluation de l’isolement acoustique aux bruits aériens et aux bruits de choc, les normes européennes EN-ISO 717 (parties 1 et 2, de décembre 1996) proposent, comme valeur unique “pondérée”, les caractéristiques déjà utilisées dans la version précédente (datant de 1982) de ces normes, mais accompagnées de facteurs d’adaptation tenant compte de la situation concrète pour laquelle on utilisera le critère de performance. Par ailleurs, l’évaluation in situ peut être effectuée par un mesurage en bande d’octave ou en tiers d’octave. Enfin, on a tenu compte des préoccupations fréquentielles, en admettant une extension du domaine de fréquences considéré aussi bien vers le bas (jusque 50 Hz inclus) que vers le haut (jusque 5000 Hz). Il faut reconnaître que ce compromis a pris forme au détriment de la simplicité et de l’homogénéité entre les indices, même si une certaine continuité vis-à-vis de la version ISO précédente a été sauvegardée. Quant à l’absorption acoustique des matériaux, le critère introduit par la nouvelle norme européenne est tout à fait inédit, puisqu’aucun paramètre de ce type n’avait été défini auparavant : certes, le spectre complet du facteur d’absorption acoustique doit toujours être mesuré, mais sa détermination permettra à présent de calculer un “indice d’absorption acoustique pondéré αw” (un nombre compris entre 0 et 1) et de donner un indicateur de forme dont le but est de spécifier la gamme de fréquences où le matériau possède un facteur d’absorption supérieur à celui de la référence; en outre, un système de classification est proposé. Dans un second article, nous aborderons une comparaison entre les indices et les exigences utilisés pour l’isolation acoustique dans les différents Etats européens, comparaison qui nous laissera perplexes, tant est grande la diversité des indices mais aussi celle des seuils prescrits. Gageons que l’effort entrepris pour l’élaboration d’une norme européenne harmonisera à la fois les critères et les exigences, même si ce dernier aspect est moins important en soi. On conclura en entamant une réflexion sur l’adaptation nécessaire et sur l’avenir de la norme belge existant en la matière, à savoir la bien connue NBN S 01-400 “Critères de l’isolation acoustique” (de 1977) dont l’originalité consista non seulement à introduire un système de classement en catégories, mais aussi à prescrire des performances sous la forme de catégorie recommandée et de catégorie minimale à réaliser en fonction du type de bâtiment, de la destination des locaux et, pour ce qui concerne les façades, en fonction de l’environnement extérieur. Devant l’abondance de la matière, on concevra que le texte complet soit divisé en deux parties; la première explicitera, avec détails et exemples, les deux normes EN-ISO 717 donnant les critères d’évaluation de l’isolement aux bruits aériens et aux bruits d’impact, tandis que le second texte comprendra l’examen PRINTEMPS 1999 m des grandeurs appliquées dans les différents pays européens en matière d’isolation acoustique ainsi que la comparaison des valeurs prescrites (ramenées à une même caractéristique et pour des situations pertinentes). On examinera ensuite l’impact de ces normes en les comparant avec la norme belge NBN S 01-400 et on terminera cette seconde partie par la présentation de la nouvelle norme d’évaluation de l’absorption acoustique par un indice unique. 2 NOUVEAU PAYSAGE “PERFORMANCIEL” NORMATIF EN ACOUSTIQUE DU BATIMENT Les premières normes européennes relatives aux critères (c’est-à-dire à l’évaluation des performances) en acoustique du bâtiment ont vu le jour en 1996. Basées pour la plupart sur les normes internationales ISO (International Standardization Organization), elles réalisent néanmoins un compromis entre les habitudes de la majorité des pays, tout en introduisant plusieurs innovations. Il faut se rappeler que l’élaboration de ces documents répond à une finalité de la directive “Produits de construction” et de ses documents interprétatifs : assurer la libre circulation des produits du bâtiment dans l’Union européenne, en exprimant les “exigences essentielles” par des indices d’évaluation précis, communs et donc uniques, et en élaborant des outils permettant d’établir une relation entre les performances de l’ouvrage et celles des composants. Si fixer le niveau des exigences performancielles appartient aux initiatives nationales, la procédure pour l’expression “quantificatrice” reste communautaire (au sens “Union européenne”) : elle doit être compréhensible et univoque, quel que soit l’Etat concerné. C’est dans ce but que la Commission a chargé le CEN (Comité européen de normalisation) de mandats visant à répondre à ces desiderata. Pour mémoire, les exigences essentielles citées dans la directive 89/ 106/CEE du Conseil du 21/12/88 relative au rapprochement des dispositions législatives, réglementaires et administratives des Etats membres concernant les produits de construction sont les suivantes : résistance mécanique et stabilité, sécurité en cas d’incendie, hygiène, santé et environnement, sécurité d’utilisation, économie d’énergie et isolation thermique, protection contre le bruit. Cette dernière exigence a reçu la définition suivante : “l’ouvrage doit être conçu et construit de manière que le bruit perçu par les occupants ou par des personnes se trouvant à proximité soit maintenu à un niveau tel que leur santé ne soit pas menacée et qu’il leur permette de dormir, de se reposer et de travailler dans des conditions satisfaisantes”. Ce texte et ses annexes font l’objet de l’arrêté royal du 19 août 1998 concernant les produits de construction. Les normes relatives à l’évaluation d’une performance acoustique par un chiffre unique sont développées ci-après; il s’agit de l’évaluation de l’isolement acoustique des immeubles et des éléments d’immeubles aux bruits aériens (EN-ISO 717-1) et aux bruits de choc (ENISO 717-2). 3 LA NORME EUROPEENNE ET INTERNATIONALE EN-ISO 717 Décembre 1996 est donc la date de la révision de la norme internationale ISO 717 et de sa transposition en norme européenne EN-ISO 717 [2, 3]. Cela implique en outre l’adaptation des normes nationales, afin de rester compatible avec la norme européenne traitant du sujet. Par rapport à l’ancien document ISO (édition datant de 1982), le document final est empreint d’une complexité certaine : c’est le résultat d’un compromis préservant les intérêts de pratiquement tous les participants européens, leur évitant de rompre trop brutalement avec leurs habitudes (rôle des “termes d’adaptation”). Par ailleurs, les nouvelles préoccupations, tel le problème des basses fréquences ou celui des procédures rapides d’évaluation sur site, ont forcé les normalisateurs à en tenir compte dans l’élaboration d’un critère (à titre informatif et donc non normatif) à partir de mesures réalisées par bande d’octave ou sur une gamme de fréquences étendues. 3.1 PROCÉDURE DE DÉTERMINATION DE L’INDICE UNIQUE 3.1.1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION DE LA NORME EN-ISO 717 La norme EN-ISO 717 vise à : ◆ définir des valeurs uniques pour évaluer l’isolement aux bruits aériens des immeubles, des éléments de construction intérieurs, des façades et de leurs éléments ◆ définir des valeurs uniques pour l’isolation des immeubles et des planchers au bruit de choc, et pour la réduction ce dernier par des revêtements de sol et des planchers flottants ◆ prescrire les règles de détermination de ces valeurs d’après les résultats de mesurages effectués dans les intervalles normalisés de tiers d’octave ou d’octave conformément PRINTEMPS 1999 a S T C e C g a z i n N T S C C m 60 40 30 33 20 10 4000 5000 2500 3150 1600 2000 1000 1250 630 800 400 500 315 200 250 125 Fréquence (Hz) Fig. 1 Courbe de référence de l’isolement aux bruits aériens (norme ISO 717). 70 62 62 Ln,w = 60 50 57 42 40 30 20 10 4000 Fréquence (Hz) Fig. 2 Courbe de référence pour la transmission des bruits de choc (norme ISO 717). (*) On verra au § 3.3 (p. 31) que l’indice unique peut être déterminé sur la base de résultats en bande d’octave; on devra alors considérer la gamme 125-2000 Hz. PRINTEMPS 1999 5000 2500 3150 1600 2000 1000 1250 630 800 400 500 315 0 200 Valeur de Ln (dB) 60 250 Mais tous les indices donnés aux tableaux 1 et 2 (p. 26 et 27) sont susceptibles d’être utilisés; chaque tableau indique à la fois l’indice concerné et la grandeur spectrale dont il est dérivé ainsi que la terminologie anglo-saxonne. 56 56 Dw ou Rw = 52 0 Les grandeurs A et T sont respectivement l’aire d’absorption acoustique équivalente et le temps de réverbération du local de réception, tandis que S est l’aire de la paroi de séparation entre les deux locaux de mesure. Les indices 0 se rapportent à une valeur de référence, généralement égale à 10 m2 pour A0 et à 0,5 s pour T0. On a donc comme indices uniques, par exemple : Rw : l’indice d’affaiblissement acoustique pondéré Ln,w : le niveau de pression pondéré du bruit de choc normalisé. 51 50 160 On remarquera que la norme EN-ISO 717 laisse coexister les différents “systèmes de correction” que les acousticiens utilisent pour “normaliser” un résultat. Néanmoins, une dénomination spécifique est employée; ainsi, pour les mesures in situ, on parlera : ◆ de valeurs normalisées, quand la correction est exprimée par 10 log (A/A0) ◆ de valeurs standardisées, quand le terme de correction est 10 log (T/T0) ◆ et de valeurs apparentes, quand le terme de correction est 10 log (S/A). Les résultats de mesurage (donnés au dixième près) sont évalués par comparaison à la courbe de référence adéquate, en la décalant par bond de 1 dB vers la courbe mesurée, jusqu’à ce que l’écart défavorable moyen – que l’on calcule en divisant la somme des écarts défavorables par le nombre total de bandes de fréquence considérées (par exemple, 16 en tiers d’octave) – soit le plus grand possible, sans toutefois dépasser 2,0 dB. 125 La terminologie et les symboles utilisés pour la valeur unique dépendent du type de mesurage. La dénomination de la caractéristique reprend donc le nom de la grandeur mesurée, à laquelle on associe le vocable “pondéré” (weigthed, en anglais). Pour l’écriture du symbole, on adjoint, à celui de la grandeur choisie, la lettre «w» en notation indicielle. Les valeurs obtenues par mesurage sont comparées aux valeurs de référence (voir figures 1 et 2) dans la bande de fréquences de mesure situées dans la gamme 100-3150 Hz (tiers d’octave) (*). 160 DÉFINITION DE LA VALEUR UNIQUE La valeur de l’indice unique est donnée par la valeur (en dB) de la courbe de référence à 500 Hz après décalage, selon la procédure d’évaluation suivante. 100 3.1.2 g a z i n PROCÉDURE D’ÉVALUATION 100 Ces valeurs uniques sont destinées à indiquer la qualité de l’isolation aux bruits aériens et aux bruits de choc, et à faciliter l’énoncé des exigences à faire figurer dans les règles techniques. 3.1.3 Valeur de R ou de Dn (dB) aux normes de mesurage (série ENISO 140). a e ORMES & REGLEMENTS m a S T C e C g a z i n Tableau 1 Valeurs uniques de l’isolation aux bruits aériens. 1. MESURE EN LABORATOIRE - VALEURS UNIQUES POUR LES ÉLÉMENTS DE CONSTRUCTION VALEUR UNIQUE SINGLE-NUMBER QUANTITY Indice d’affaiblissement pondéré Weighted sound reduction index SYMBOLE Rw DÉRIVÉE DE (SPECTRE EN 1/3 OCTAVE) SYMBOLE/ RÉFÉRENCE Indice d’affaiblissement Sound reduction index R (*) ISO 140-3 Isolement acoustique normalisé pondéré du plafond suspendu Weighted suspended-ceiling normalized level difference Dn,c,w Isolement acoustique normalisé du plafond suspendu Suspended-ceiling normalized level difference Dn,c ISO 140-9 Isolement acoustique normalisé pondéré d’un élément Weighted element-normalized level difference Dn,e,w Isolement acoustique normalisé d’un élément Element-normalized level difference Dn,e ISO 140-10 2. MESURE IN SITU - VALEURS UNIQUES DE L’ISOLEMENT ACOUSTIQUE DANS LES BÂTIMENTS VALEUR UNIQUE SINGLE-NUMBER QUANTITY SYMBOLE DÉRIVÉE DE (SPECTRE EN 1/1 OU 1/3 OCTAVE) SYMBOLE/ RÉFÉRENCE R’ (**) ISO 140-4 R’45° ISO 140-5 R’tr,s ISO 140-5 Indice d’affaiblissement apparent pondéré R’w Indice d’affaiblissement apparent Weighted apparent sound reduction index R’45°,w(façade) Apparent sound reduction index R’tr,s,w(façade) Isolement acoustique normalisé pondéré Weighted normalized level difference Dn,w Isolement acoustique normalisé Normalized level difference Dn (***) ISO 140-4 Isolement acoustique standardisé pondéré Weighted standardized level difference DnT,w Isolement acoustique standardisé Standardized level difference DnT (****) ISO 140-4 Isolement acoustique standardisé pondéré Dis,2m,nT,w(façade) Isolement acoustique standardisé Weighted standardized level difference Dtr,2m,nT,w(façade) Standardized level difference Dis,2m,nT ISO 140-5 Dtr,2m,nT ISO 140-5 (*) (**) Indice d’affaiblissement acoustique (d’une paroi) : R = Lémission - Lréception + 10 log (S/A). Indice d’affaiblissement acoustique apparent : R’ = Lémission - Lréception + 10 log (S/A). R’ est obtenu avec la présence de transmissions latérales et peut être utilisé en laboratoire et in situ. (***) Isolement acoustique brut normalisé (entre locaux) : Dn = Lémission - Lréception + 10 log (A0/A). (****) Isolement acoustique brut standardisé (entre locaux) : DnT = Lémission - Lréception + 10 log (T/T0). Seuls les écarts défavorables sont pris en considération : ◆ pour l’isolation aux bruits aériens : un écart défavorable, à une fréquence donnée, se produit lorsque le résultat des mesurages est inférieur à la valeur de référence ◆ pour l’isolation aux bruits de choc : un écart défavorable, à une fréquence donnée, se produit lorsque le résultat des mesurages est supérieur à la valeur de référence. Après avoir effectué les décalages progressifs, la valeur de la courbe de référence à 500 Hz est prise comme la valeur unique. Elle a pour unité le décibel (noté dB). 3.1.4 INDICE COMPLÉMENTAIRE POUR L’AMÉLIORATION DE L’ISOLATION AUX BRUITS DE CHOC La norme EN-ISO 717-2 prévoit la possibilité de donner des valeurs uniques basées sur l’amélioration acoustique ∆L (appelée réduction du niveau du bruit de choc) des revêtements de sol ou des dalles flottantes. L’indice unique correspondant est noté ∆Lw et est appelé réduction du niveau de bruit de choc pondéré. Il est nécessaire de rapporter les valeurs mesurées de ∆L à un plancher de référence (dont le niveau transmis est Ln,r,0 et dont l’indice pondéré Ln,r,0,w est de 78 dB). Notons qu’il PRINTEMPS 1999 C N T S C m a e ORMES & REGLEMENTS g a z i n Tableau 2 Valeurs uniques de l’isolation aux bruits d’impact. 1. MESURE EN LABORATOIRE - VALEURS UNIQUES POUR LES PLANCHERS VALEUR UNIQUE SINGLE-NUMBER QUANTITY SYMBOLE DÉRIVÉE DE (SPECTRE EN 1/3 OCTAVE) SYMBOLE/ RÉFÉRENCE Niveau de pression pondéré du bruit de choc normalisé Weighted normalized impact sound pressure level Ln,w Niveau de pression du bruit de choc normalisé Normalized impact sound pressure level Ln ISO 140-6 Réduction du niveau de bruit de choc pondéré ∆Lw Réduction du niveau de bruit de choc (par des revêtements de sol) Reduction of impact sound pressure level ∆L ISO 140-8 Weighted reduction of impact sound pressure level 2. MESURE IN SITU - VALEURS UNIQUES DE L’ISOLEMENT ENTRE LES PIÈCES D’UN BÂTIMENT VALEUR UNIQUE SINGLE-NUMBER QUANTITY SYMBOLE DÉRIVÉE DE (SPECTRE EN 1/1 OU 1/3 OCTAVE) SYMBOLE/ RÉFÉRENCE Niveau de pression pondéré du bruit de choc normalisé Weighted normalized impact sound pressure level L’n,w Niveau de pression du bruit de choc normalisé Normalized impact sound pressure level L’n (*) ISO 140-7 Niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé Weighted standardized impact sound pressure level L’nT,w Niveau de pression du bruit de choc standardisé L’nT (**) ISO 140-7 Standardized impact sound pressure level (*) Niveau normalisé du bruit de choc transmis : Ln ou L’n = Lréception - 10 log (A0/A). (**) Transmission standardisée des bruits de choc : LnT = Lréception - 10 log (T/T0). 40 30 Rw = 38 dB 20 10 5000 3150 4000 2000 2500 1250 1600 800 1000 500 630 315 400 200 0 250 En calculant les écarts défavorables (c’est-àdire quand R est inférieur à la référence ISO décalée), on obtient les chiffres de la dernière colonne du tableau 3. mesures ISO 50 125 La courbe de référence ISO donnée en colonne 3 doit être “décalée” de 14 dB pour trouver une somme des écarts défavorables ne dépassant pas 32 dB. 60 160 On se rappellera tout d’abord que la détermination de la valeur Rw se base uniquement sur les valeurs (par octave ou tiers d’octave) allant de 100 à 3150 Hz inclus. A titre de comparaison, la représentation suivant la norme NBN S 01-400 a la forme présentée à la figure 4 (p. 28). Notons que le spectre appartient à la catégorie Vb. 80 Considérons le spectre donnant les résultats de mesure de l’indice d’affaiblissement acoustique R d’une fenêtre; on lira ces valeurs dans la deuxième colonne du tableau 3 (p. 28) en fonction des fréquences par tiers d’octave, que l’on lira en colonne 1. Le tracé graphique correspondant est donné à la figure 3, où l’on retrouve également le spectre de référence EN-ISO, positionné de manière à respecter la règle des écarts. 100 ❒ Isolement acoustique aux bruits aériens 50 EXEMPLE DE DÉTERMINATION DES VALEURS “PONDÉRÉES” 63 3.1.5 La somme de ces derniers – la plus grande possible, tout en étant inférieure à 32 dB – vaut 30,3 dB; on peut donc en déduire que la valeur Rw est donnée par 38 dB, qui est la valeur à 500 Hz du spectre de référence ISO décalé. Valeur de R (dB) existe aussi un revêtement de sol de référence pour lequel la réduction ∆Lr,w vaut 19 dB. Fréquence (Hz) Fig. 3 Indice d’affaiblissement acoustique de la fenêtre selon EN-ISO. PRINTEMPS 1999 S m Tableau 3 Exemple de détermination de Rw. FRÉQUENCE NOMINALE EN 1/3 OCTAVE (Hz) SPECTRE DE MESURE R (dB) VALEUR DE RÉFÉRENCE SELON EN-ISO (dB) RÉFÉRENCE “DÉCALÉE” DE -14 dB ECARTS DÉFAVORABLES (dB) 50 63 80 18,7 19,2 20,0 – – – – – – – – – 100 125 160 22,6 20,4 25,1 33 36 39 19 22 25 – 1,6 – 200 250 315 24,1 28,7 31,7 42 45 48 28 31 34 3,9 2,3 2,3 400 500 630 35,4 37,0 38,7 51 52 53 37 38 39 1,6 1,0 0,3 800 1000 1250 38,2 38,0 41,5 54 55 56 40 41 42 1,8 3,0 0,5 1600 2000 2500 43,9 39,0 38,3 56 56 56 42 42 42 – 3,0 3,7 3150 4000 5000 36,7 39,9 45,7 56 – – 42 – – 5,3 – – g a z i n ❒ Isolement acoustique aux bruits de choc Va 40 Vb Vc 30 Vd Envisageons l’exemple donné au tableau 4. On a successivement : ◆ pour le plancher nu : Ln,w = 78 dB (la somme des écarts défavorables est ainsi de 28,6 dB) ◆ pour le plancher avec revêtement de sol : Ln,w = 49 dB (la somme des écarts défavorables est ainsi de 31,8 dB). La figure 5 montre à la fois le tracé graphique du plancher avec revêtement de sol et la courbe de référence translatée de -11 dB. 20 60 PRINTEMPS 1999 5000 3150 4000 2500 1600 2000 1000 Fréquence (Hz) 1250 800 10 0 Fig. 5 Transmission du bruit de choc au travers du plancher avec revêtement de sol. référence mesures 20 500 Fig. 4 Indice d’affaiblissement acoustique selon la norme NBN S 01-400. 30 630 4000 400 2000 250 1000 Fréquence (Hz) 315 500 200 250 125 125 Ln,w = 49 dB 40 160 0 50 100 10 Niveau de pression Ln (dB) Valeur de R (dB) C 30,3 SOMME DES ÉCARTS 50 a T e C C N S T C m a e ORMES & REGLEMENTS g a z i n Tableau 4 Exemple de calcul de Ln,w. PLANCHER NU AVEC REVÊTEMENT DE SOL SPECTRE DE MESURE Ln (dB) VALEURS DE RÉFÉRENCE TRANSLATÉES DE +18 dB ECARTS DÉFAVORABLES (dB) SPECTRE DE MESURE Ln (dB) VALEURS DE RÉFÉRENCE TRANSLATÉES DE -11 dB ECARTS DÉFAVORABLES (dB) 100 125 160 60,9 63,0 66,0 80 80 80 – – – 53,0 58,1 59,2 51 51 51 2,0 7,1 8,2 200 250 315 67,3 69,0 71,3 80 80 80 – – – 55,0 52,3 53,5 51 51 51 4,0 1,3 2,5 400 500 630 70,9 70,2 70,4 79 78 77 – – – 51,4 51,9 50,4 50 49 48 1,4 2,9 2,4 800 1000 1250 71,6 71,8 72,2 76 75 72 – – 0,2 44,6 40,9 38,5 47 46 43 – – – 1600 2000 2500 72,3 71,7 72,2 69 66 63 3,3 5,7 9,2 33,7 28,3 25,0 40 37 34 – – – 3150 4000 5000 70,2 68,0 65,0 60 – – 10,2 – – 22,5 21,5 20,5 31 – – – – – Le terme d’adaptation à un spectre est la valeur, en décibels, à ajouter à la valeur unique pour prendre en compte les caractéristiques de spectres de sources particulières 1 et 2, à savoir respectivement : le bruit rose et le bruit de trafic routier urbain, en décibels pondérés ‘A’. Ces deux spectres sonores, destinés au calcul des termes d’adaptation, sont représentés graphiquement (par tiers d’octave) à la figure 6, de manière telle que le niveau global soit de 0 dB. Ces deux termes d’adaptation, respectivement C et Ctr , ne sont pas à considérer comme des spectre 1 : bruit rose spectre 2 : bruit de trafic routier urbain -20 -25 Fréquence (Hz) Fig. 6 Spectres du bruit rose et du bruit de trafic routier urbain. valeurs uniques, mais comme des nombres séparés permettant, par leur addition à Rw ou Dn,w, d’obtenir pratiquement les indices “bruit rose” ou “bruit route” familiers des Français. Ainsi : ◆ DnT,w + C = DnT rose en dB(A) sera utilisé pour l’isolement aux bruits intérieurs ◆ et DnT,w + Ctr = DnT route en dB(A) sera utilisé pour l’isolement vis-à-vis de l’extérieur. PRINTEMPS 1999 2500 2000 1600 1000 1250 800 630 500 400 315 -30 250 ISOLEMENT AUX BRUITS AÉRIENS (PARTIE 1, NORMATIVE) -15 160 3.2.1 -10 200 Il s’agit de l’adjonction, aux indices uniques “préexistants” (définis au § 3.1), de “termes d’adaptation”. C’est la première innovation. 0 -5 125 PREMIERE INNOVATION : LES TERMES D’ADAPTATION A UN SPECTRE 31,8 100 3.2 28,6 Niveau des spectres Lij (dB) SOMME DES ÉCARTS 3150 FRÉQUENCE NOMINALE PAR 1/3 OCTAVE (Hz) m L’écriture présentant les performances sera donc de la forme : Rw (C;Ctr) = 41 (-1;-5) dB où C = -1 dB et Ctr = -5 dB, ce qui voudrait dire explicitement : Rw = 41 dB R(bruit rose) = 41 – 1 = 40 dB(A) R(bruit de trafic routier) = 41 – 5 = 36 dB(A). On constate donc que l’on doit noter entre parenthèses les symboles des termes d’adaptation séparés par un point-virgule; les chiffres correspondent à des décibels, même si le résultat des additions avec un terme d’adaptation donne en fait une évaluation en dB(A). Les sommes de Rw ou de DnT,w et des termes d’adaptation respectifs peuvent recevoir une appellation (à définir en toute rigueur par l’Etat concerné). Ainsi seront d’écriture courante : ◆ Rw + C = RA,1 ou RA = indice d’affaiblissement pour un bruit rose à l’émission et Rw + Ctr = RA,2 ou RA,tr = indice d’affaiblissement pour un bruit de trafic à l’émission ◆ DnT,w + C = DnT,A,1 ou DnT,A = isolement normalisé pour un bruit rose à l’émission et DnT,w + Ctr = DnT,A,2 ou DnT,A,tr = isolement normalisé pour un bruit de trafic à l’émission. Les exigences seront données par référence à la valeur unique, mais peuvent être basées sur la somme de celle-ci avec l’un ou l’autre terme d’adaptation. Ainsi, on pourra imposer : ◆ Rw ≥ 45 dB ou encore ◆ RA,tr ≥ 42 dB [ou mieux dB(A)] (= Rw + Ctr). Tableau 5 Terme d’adaptation approprié au type de source sonore. Les spectres les plus courants prédominant à l’intérieur et à l’extérieur des immeubles peuvent être compris entre les spectres 1 et 2. L’annexe A de la norme donne des indications quant au terme d’adaptation approprié pour différents types de sources; ces indications sont reprises au tableau 5. 3.2.2 TRANSMISSION DES BRUITS DE CHOC (PARTIE 2, INFORMATIVE) La situation est ici plus complexe; certes, on retrouve l’ancienne norme ISO 717/2, accompagnée d’un terme d’adaptation de spectre «CI», mais celui-ci n’est pas susceptible de donner lieu à la grandeur utilisée pour représenter l’isolation aux bruits d’impact exprimée en décibels pondérés A, comme dans la partie 1 relative aux bruits aériens (donnant ainsi l’indice décrit dans les normes françaises). Le terme d’adaptation vise en fait à traduire la gêne ressentie réellement par les occupants des logements. Le terme d’adaptation de spectre CI est la valeur à ajouter à l’indice d’évaluation, afin de prendre en compte le niveau du bruit de choc non pondéré représentant les caractéristiques typiques des bruits de pas. La somme Ln,w + CI sera ainsi plus sévère pour les planchers émettant beaucoup de fréquences basses, comme les planchers à structure en bois ou à corps creux. Il convient de signaler que l’indice Ln,w est peu différent de celui exprimant le résultat en dB(A) (comme dans la norme française), les différences restant en général inférieures à 2 dB. TYPE DE SOURCE SONORE SPECTRE APPROPRIÉ TERME D’ADAPTATION Activités humaines (paroles, musique, radio, TV) Enfants en train de jouer Trafic ferroviaire à vitesse moyenne ou élevée Trafic autoroutier (> 80 km/h) Avion à réaction à courte distance Usines émettant un bruit à fréquence principalement médium et aiguë spectre n° 1 C Trafic routier urbain Trafic ferroviaire à basse vitesse Avion à hélices Avion à réaction à grande distance Musique de discothèque Usines émettant un bruit à fréquence principalement grave et médium spectre n° 2 Ctr PRINTEMPS 1999 a S T C e C g a z i n C N S T C m En outre, le terme d’adaptation est obtenu à partir de la somme énergétique (linéaire) des niveaux du bruit de choc normalisé ou standardisé (Ln, L’n, L’nT) et non par rapport à un spectre donné, comme pour l’isolation aux sons aériens. On pourrait néanmoins considérer ce calcul comme étant effectué vis-à-vis d’un spectre plat. Attirons l’attention sur le fait que le calcul du terme d’adaptation ne porte que jusqu’au tiers d’octave centré sur 2500 Hz (ce dernier inclus, on ne tient donc pas compte du tiers d’octave de 3150 Hz !). La norme donne également la définition du terme d’adaptation de spectre pour la réduction du bruit de choc par les revêtements de sol; celui-ci est noté CI∆. Enfin, la norme (annexe B informative) décrit encore une procédure d’évaluation du niveau de pression acoustique pondéré équivalent du bruit de choc sous des planchers nus massifs (en béton), pour lequel on utilise les notations (en indice) eq et 0; ainsi, par exemple, CI,0 est le terme d’adaptation de spectre du plancher nu. Le lecteur intéressé consultera à ce propos l’annexe de la norme, car les développements sont assez fastidieux. On a donc toute une série de paramètres “pondérés”, tels que : Ln,w - Ln,0,w - Ln,r,w - Ln,eq,0,w ∆Lw - ∆Lr,w; sans oublier les termes d’adaptation CI, CI,0 et CI∆. 3.2.3 CALCUL DES TERMES D’ADAPTATION DE SPECTRES L’évaluation des termes d’adaptation est, elle aussi, assez complexe; elle est basée, pour les bruits aériens, sur la comparaison des valeurs mesurées à des spectres types donnés et, pour les bruits de choc, sur la somme énergétique (linéaire) et ce, par octave ou par tiers d’octave (voir à ce sujet le § 3.3). ❒ Pour les bruits aériens (EN-ISO 717-1), deux spectres sont retenus. Le calcul des termes d’adaptation est basé sur l’atténuation XA globale (c’est-à-dire sur tout le spectre) réalisée par rapport au spectre correspondant de la source considérée; ce calcul est donné par une relation du genre : Cj = XAj – Xw dans laquelle j : est le spectre 1 ou 2 (bruit rose ou bruit de trafic) X : est la grandeur acoustique choisie; p. ex. R, Dn, ... Xw : est l’indice (unique) pondéré correspondant (Rw, Dnw, …) XAj : est calculé par la relation -10 log ∑10(Lij-Xi)/10 dB, où i est l’indice des bandes de fréquence considérées et Lij sont les niveaux des spectres de bruit rose (j = 1) ou de trafic (j = 2). C et Ctr sont des termes généralement négatifs, C pouvant cependant parfois être nul. ❒ Pour les bruits de choc (EN-ISO 717-2), par contre, le mode de calcul du seul terme d’adaptation possible est basé sur la somme énergétique (linéaire) des niveaux du bruit de choc (Xsum). Le terme CI est donc obtenu à partir de la relation : CI = Xsum – 15 – Xw dans laquelle X : est le niveau du bruit de choc considéré (Ln, L’n, …) Xw : est le niveau du bruit de choc considéré pondéré Xsum : est calculé par la relation suivante : 10 log ∑10Li/10 dB. A noter que le facteur –15 est introduit afin que le terme d’adaptation soit égal à zéro pour un plancher massif avec un revêtement efficace. CI sera positif pour les planchers à solives en bois, et négatif pour les planchers en béton sans revêtement ou avec un revêtement moins efficace. Il faut attirer l’attention sur le fait que ce calcul ne porte que sur les niveaux allant jusqu’au tiers d’octave de 2500 Hz (la bande centrée sur 3150 Hz est donc exclue dans le calcul de Xsum). La norme offre la possibilité de définir d’autres indices et termes d’adaptation (voir § 3.2.2); nous renvoyons le lecteur intéressé aux exemples présentés à la fin du § 3.3 ou aux annexes A et B de la norme, car les développements risqueraient d’en décourager plus d’un. 3.3 SECONDE INNOVATION : BANDE DE FREQUENCE ETENDUE ET OCTAVE (PARTIE INFORMATIVE) La seconde innovation réside dans le double fait que : ◆ d’une part, l’évaluation du critère peut aussi se faire à partir des mesures par octave ◆ et, d’autre part, une certaine latitude (vers le bas ou vers le haut) est laissée dans les intervalles de fréquences utilisés, mais ceci uniPRINTEMPS 1999 a e ORMES & REGLEMENTS g a z i n m quement pour le calcul des termes d’adaptation (bande de fréquence étendue ou élargie). ❒ Ainsi, pour l’indice unique, l’on peut utiliser les intervalles 100 - 3150 Hz par tiers d’octave ou 125 - 2000 Hz par octave. 3150 Hz), tandis que les autres termes d’adaptation sont déterminés pour un intervalle de fréquences étendu (vers le bas, dans l’exemple). EXEMPLE DE DÉTERMINATION DES FACTEURS D’ADAPTATION Signalons toutefois qu’il y aura généralement un écart de l’ordre de 1 dB entre les deux évaluations. En outre, pour les évaluations à partir des mesures par octave, il faudra utiliser des valeurs de référence différentes; nous renvoyons le lecteur intéressé à la norme, car la différence n’est pas la même dans toutes les octaves. ❒ Isolement acoustique aux bruits aériens ❒ Par contre, pour les termes d’adaptation, tous les intervalles suivants peuvent être considérés : ◆ pour les sons aériens : par tiers d’octave : 100 – 3150 Hz 50 – 3150 Hz 50 – 5000 Hz 100 – 5000 Hz ou par octave : 125 – 2000 Hz 63 – 2000 Hz 63 – 4000 Hz 125 – 4000 Hz. Rappelons que le calcul des termes d’adaptation repose sur les spectres 1 et 2; si les valeurs du spectre 2 (trafic) restent les mêmes, quelles que soient les gammes de fréquence considérées, il n’en va pas de même pour le spectre 1 (rose), où les valeurs dépendent de la limite supérieure considérée : la différence est de 1 dB dans chaque bande; ainsi, le niveau du spectre 1 dans la bande de 250 Hz (tiers d’octave) est de -19 dB lorsqu’on calcule sur les intervalles (503150) ou (100-3150) Hz, tandis qu’il sera de -20 dB lorsqu’on calcule sur les intervalles (50-5000) ou (100-5000) Hz ◆ pour les bruits d’impact : par tiers d’octave : 100 – 2500 Hz 50 – 2500 Hz ou par octave : 125 – 2000 Hz 63 – 2000 Hz. XA1 vaut donc : -10 log ∑XAji = -10 log ∑10(Lij-Xi)/10 dB (j vaut 1 pour le spectre 1, tandis que la somme sur i se rapporte aux différentes bandes fréquentielles), c’est-à-dire : -10 log 201,7 10-6 = 37,0 dB. ❒ L’indication de l’intervalle doit figurer en indice du terme d’adaptation C utilisé (C, Ctr, CI), car la valeur de ce C dépendra des intervalles adoptés pour le calcul. Ainsi, l’on pourra rencontrer l’écriture suivante : Rw (C;Ctr;C50-3150; Ctr,50-3150) = 41 (0;-5;-1;-4) dB. On dira que Rw, C et Ctr sont calculés dans le domaine de fréquences spécifié (100 à Reprenons l’exemple déjà utilisé précédemment et considérons la détermination des facteurs d’adaptation C et Ctr, en admettant que nous voulions les calculer pour l’intervalle de fréquences 100 à 5000 Hz (tableau 6). On obtient le facteur d’adaptation C100-5000 par la différence entre XA1 et Rw, soit : 37 - 38 = -1 dB. On procédera de façon analogue pour Ctr,100-5000 (tableau 7). XA2 vaut donc : -10 log ∑XAji = -10 log ∑10(Lij-Xi)/10 dB (j vaut 2 pour le spectre 2, tandis que la somme sur i se rapporte aux différentes bandes fréquentielles), c’est-à-dire : -10 log 484,5 10-6 = 33,1 dB. On obtient le facteur d’adaptation Ctr,100-5000 par la différence entre XA2 et Rw, soit : 33,1 - 38 = - 4,9 dB ≈ -5 dB. On pourra donc à présent écrire l’interprétation selon la norme EN-ISO 717/1 comme suit : Rw (C100-5000; Ctr,100-5000) = 38 (-1; -5) dB. Néanmoins, on pourrait écrire également : RA = indice d’affaiblissement d’un bruit rose à l’émission = R(bruit rose) = 37 dB RA,tr = indice d’affaiblissement d’un bruit de trafic à l’émission = R(bruit de trafic routier) = 33 dB, en considérant qu’il s’agit de l’intervalle allant de 100 à 5000 Hz par tiers d’octave. NB : cet intervalle est donné à titre informatif, car l’information obligatoire concerne l’intervalle de 100 à 3150 Hz. A toutes fins utiles, signalons que le calcul complet des facteurs d’adaptation donnerait les résultats indiqués au tableau 8. PRINTEMPS 1999 a S T C e C g a z i n C N S T C m Tableau 6 Détermination du facteur d’adaptation C pour l’intervalle de fréquences 100 à 5000 Hz. FRÉQUENCE NOMINALE EN 1/3 OCTAVE (Hz) SPECTRE DE MESURE R (dB) SPECTRE 1 POUR CALCULER Ctr,100-5000 (PAR 1/3 OCTAVE) (dB) L1i - Ri (dB) 10(L1i - Ri)/10 x 10-6 50 63 80 18,7 19,2 20,0 -41 -37 -34 – – – – – – 100 125 160 22,6 20,4 25,1 -30 -27 -24 -52,6 -47,4 -49,1 5,5 18,2 12,3 200 250 315 24,1 28,7 31,7 -22 -20 -18 -46,1 -48,7 -49,7 24,5 13,5 10,7 400 500 630 35,4 37,0 38,7 -16 -14 -13 -51,4 -51,0 -51,7 7,2 7,9 6,8 800 1000 1250 38,2 38,0 41,5 -12 -11 -10 -50,2 -49,0 -51,5 9,5 12,6 7,1 1600 2000 2500 43,9 39,0 38,3 -10 -10 -10 -53,9 -49,0 -48,3 4,1 12,6 14,8 3150 4000 5000 36,7 39,9 45,7 -10 -10 -10 -46,7 -49,9 -55,7 21,4 10,2 2,7 SOMME Tableau 7 Détermination du facteur d’adaptation Ctr pour l’intervalle de fréquences 100 à 5000 Hz. 201,7 FRÉQUENCE NOMINALE EN 1/3 OCTAVE (Hz) SPECTRE DE MESURE R (dB) SPECTRE 2 POUR CALCULER Ctr,100-5000 (PAR 1/3 OCTAVE) (dB) L2i - Ri (dB) 10(L1i - Ri)/10 x 10-6 50 63 80 18,7 19,2 20,0 -25 -23 -21 – – – – – – 100 125 160 22,6 20,4 25,1 -20 -20 -18 -42,6 -40,4 -43,1 55,0 91,2 49,0 200 250 315 24,1 28,7 31,7 -16 -15 -14 -40,1 -43,7 -45,7 97,7 42,7 26,9 400 500 630 35,4 37,0 38,7 -13 -12 -11 -48,4 -49,0 -49,7 14,5 12,6 10,7 800 1000 1250 38,2 38,0 41,5 -9 -8 -9 -47,2 -46,0 -50,5 19,1 25,1 8,9 1600 2000 2500 43,9 39,0 38,3 -10 -11 -13 -53,9 -50,0 -51,3 4,1 10,0 7,4 3150 4000 5000 36,7 39,9 45,7 -15 -16 -18 -51,7 -55,9 -63,7 6,8 2,6 0,4 SOMME Tableau 8 Résultats du calcul complet des facteurs d’adaptation (en dB). 484,5 C100-3150 Ctr,100-3150 C100-5000 Ctr,100-5000 C50-3150 Ctr,50-3150 C50-5000 Ctr,50-5000 -2 -5 -1 -5 -2 -6 -1 -6 PRINTEMPS 1999 a e ORMES & REGLEMENTS g a z i n m ❒ Isolement acoustique aux bruits de choc En reprenant l’exemple déjà mentionné ciavant, on a successivement : ◆ pour le plancher nu : Ln, sum = 82,1 dB = 10 log 162 x 106 et donc CI = Ln, sum - 15 - Ln,w = 82,1 - 15 - 78 = -10,9 ≈ -11 dB ◆ pour le plancher avec revêtement de sol : Ln, sum = 64,5 dB = 10 log 2,84 x 106 et donc CI = Ln, sum - 15 - Ln,w = 64,5 - 15 - 49 = 0,5 ≈ 1 dB (à noter que -0,5 dB serait arrondi à 0 dB). Enfin, pour la détermination des caractéristiques liées à l’amélioration du bruit de choc apportée par le revêtement de sol, à savoir ∆Lw (réduction du niveau de bruit de choc pondéré) et CI,∆ (terme d’adaptation de spectre pour la réduction du bruit de choc par les revêtements de sol), on se base sur un plancher de référence dont le spectre du niveau de bruit de choc normalisé transmis est donné par Ln,r,0 (voir tableau 9) et dont l’indice pondéré Ln,r,0,w est de 78 dB. On obtient pour le plancher de référence avec le revêtement de sol : Ln,r,w = 51 dB (la somme des écarts défavorables est de 29,3 dB) Ln,r,sum = 10 log (514 x 104) = 67,1 dB (remarTableau 9 Détermination des caractéristiques liées à l’amélioration du bruit de choc par le revêtement de sol. a S T C e C g a z i n quez que le calcul porte sur les bandes n’allant que jusqu’au tiers d’octave de 2500 Hz). Le terme d’adaptation CI,r est donc de : CI,r = Ln,r,sum - 15 - Ln,r,w = 67,1 - 15 - 51 = 1,1 dB ≈ 1 dB, tandis que la réduction du bruit de choc pondéré est égale à : ∆Lw = Ln,r,0,w - Ln,r,w = 78 - 51 = 27 dB. Enfin, le facteur d’adaptation CI,∆ pour la réduction du bruit de choc apportée par le revêtement de sol est donné par la différence entre les deux facteurs d’adaptation, soit : CI,r,0 - CI,r où CI,r,0 vaut -11 dB, tandis que CI,r, calculé précédemment, est de 1 dB. On obtient donc pour CI,∆ la valeur de CI,∆ = -11 - 1 = -12 dB. C Concluons la première partie de cet article en formulant quelques remarques d’ordre général. ONCLUSION ❒ Le choix des valeurs par octave ou par tiers FRÉQUENCE NOMINALE PAR 1/3 OCTAVE (Hz) RÉDUCTION DU BRUIT PAR LE REVÊTEMENT DE SOL ∆L (dB) PLANCHER DE RÉFÉRENCE NU Ln,r,0 (dB) PLANCHER DE RÉFÉRENCE AVEC REVÊTEMENT DE SOL Ln,r (dB) VALEURS DE RÉFÉRENCE TRANSLATÉES DE -9 dB ECARTS DÉFAVORABLES (dB) CALCUL DE CI,r (10Ln,r,i/10 x 104) 100 125 160 7,9 4,9 6,8 67,0 67,5 68,0 59,1 62,6 61,2 53 53 53 6,1 9,6 8,2 81,28 182,0 131,8 200 250 315 12,3 16,7 17,8 68,5 69,0 69,5 56,2 52,3 51,7 53 53 53 3,2 – – 41,69 16,98 14,79 400 500 630 19,5 18,3 20,0 70,0 70,5 71,0 50,5 52,2 51,0 52 51 50 – 1,2 1,0 11,22 16,60 12,59 800 1000 1250 27,0 30,9 33,7 71,5 72,0 72,0 44,5 41,1 38,3 49 48 45 – – – 2,81 1,28 0,67 1600 2000 2500 38,6 43,4 47,2 72,0 72,0 72,0 33,4 28,6 24,8 42 39 36 – – – 0,218 0,07 0,03 3150 4000 5000 47,7 46,5 44,5 72,0 – – 24,3 – – 33 – – – – – – – – 29,3 514,0 SOMME PRINTEMPS 1999 C N S T C m d’octave est défini par les normes de mesure de la série ISO-140; le recours à des valeurs par octave est uniquement possible in situ pour des mesurages effectués suivant une méthode rapide, dite “survey method”; les mesures effectuées en laboratoire sont toujours réalisées par tiers d’octave. Cela implique éventuellement que les niveaux à considérer pour le calcul des termes d’adaptation soient différents selon la gamme fréquentielle concernée. Certains niveaux de la courbe de référence «w» pour les bruits de choc sont donc aussi à modifier. On se rend compte de la quantité impressionnante de critères “possibles”, spécialement en ce qui concerne les bruits aériens, chaque critère donnant lieu à une valeur a priori différente selon la gamme et le type d’intervalle de fréquences. Il est donc logique de se poser la question du caractère “unique” de cette évaluation performancielle, d’autant que les laboratoires ne disposent encore que de peu d’informations sur les termes d’adaptation et les gammes fréquentielles élargies (vers le bas surtout). ■ ❒ Enfin, on remarquera que les deux normes présentent en annexe C – informative – un exemple complet de calcul des indices uniques et des termes d’adaptation. BIBLIOGRAPHIE a e ORMES & REGLEMENTS g a z i n belge de normalisation 1 Institut NBN S 01-400 Critères de l’isolation acoustique. Bruxelles, IBN, 2e édition, février 1977. ❒ L’expression d’une mesure de l’isolation acoustique in situ peut donc prendre l’une ou l’autre des nombreuses caractéristiques reprises au tableau 10. Sans oublier que les mesurages in situ peuvent aussi être effectués (voire calculés) par bande d’octave, ce qui veut dire que l’on peut doubler la quantité d’indices repris au tableau 10 en adaptant les intervalles de fréquences aux bandes d’octave, comme dans le tableau 11. Tableau 10 Expression des mesures in situ par tiers d’octave. ISOLEMENT ENTRE LOCAUX R’w R’w R’w R’w R’w + + + + DnT,w DnT,w DnT,w DnT,w DnT,w Dn,w Dn,w Dn,w Dn,w Dn,w Tableau 11 Expression des mesures in situ par bande d’octave. C C50-3150 C100-5000 C50-5000 + + + + + + + + C C50-3150 C100-5000 C50-5000 C C50-3150 C100-5000 C50-5000 ISOLEMENT ENTRE LOCAUX R’w R’w + R’w + R’w + R’w + etc. C C63-2000 C125-4000 C63-4000 belge de normalisation 2 Institut NBN EN ISO 717-1 (ISO 717-1:1996) Evaluation de l’iso- lement acoustique des immeubles et des éléments de construction. Partie 1 : Isolement aux bruits aériens. Bruxelles, IBN, 1997. belge de normalisation 3 Institut NBN EN ISO 717-2 (ISO 717-2:1996) Evaluation de l’iso- lement acoustique des immeubles et des éléments de construction. Partie 2 : Protection contre le bruit de choc. Bruxelles, IBN, 1997. ISOLEMENT DE FAÇADES R’w R’w + Ctr R’w + Ctr,50-3150 R’w + Ctr,100-5000 R’w + Ctr,50-5000 idem pour R’45,w idem pour R’tr,s,w Dis,2m,nT,w Dis,2m,nT,w Dis,2m,nT,w Dis,2m,nT,w Dis,2m,nT,w + + + + TRANSMISSION DES BRUITS DE CHOC L’n,w L’n,w + CI L’n,w + CI,50-2500 L’nT,w L’nT,w + CI L’nT,w + CI,50-2500 Ctr Ctr,50-3150 Ctr,100-5000 Ctr,50-5000 idem pour Dtr,2m,nT,w ISOLEMENT DE FAÇADES R’w R’w + R’w + R’w + R’w + etc. Ctr Ctr,63-2000 Ctr,125-4000 Ctr,63-4000 TRANSMISSION DES BRUITS DE CHOC L’n,w L’n,w + CI L’n,w + CI,63-2000 L’nT,w L’nT,w + CI L’nT,w + CI,63-2000 PRINTEMPS 1999