isolation acoustique, acoustique des locaux d'écoute
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de solutions erronées proposées ....
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Patrick Carré

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isolation acoustique des parois : parois simples, ne comportant qu'un seul matériau
En bas de page, un résumé propose des conclusions simples, dont on peut se contenter
On appelle paroi simple une paroi qui ne comporte dans son épaisseur qu'un seul matériau, homogène ou à peu près, ayant (forcément) une certaine masse, en ne tenant pas compte de tout matériau de surface dont la masse est faible
On néglige donc, parce que cela n'a aucun effet, tout revêtement de surface de faible masse type peinture, papier, liège, mousses diverses, textiles, laines minérales, etc, quelle que soit son épaisseur.

Affaiblissement et loi de masse

L'affaiblissement est une grandeur qui caractérise la transmission directe à travers une paroi voir transmission du bruit

le coefficient de transmission de la paroi est t = It / I
t est sans unité et << 1 en général
L'affaiblissement de la paroi est R = L – Lt = 10 log 1/ t en dB

La fameuse loi théorique dite " loi de masse " affirme : R = 19 log M + 20 log f/500
f est la fréquence du son .... rien à voir avec la paroi,
M est la masse surfacique de la paroi en Kg/m2.

La masse surfacique est la masse par unité de surface, produit de la masse volumique par l'épaisseur, cette relation n'a de sens que si M est constante sur la surface de la paroi, donc paroi ne comportant qu'un seul matériau homogène, d'épaisseur constante sur toute la surface.
En fait cette loi suppose pour être établie, et donc utilisée, des conditions qui ne sont jamais réalisées en pratique, elle n'est donc pas utilisable pour faire des calculs, elle conduirait à des résultats erronés (et dans le mauvais sens).

Elle permet néanmoins de comprendre que l'affaiblissement R augmente avec la fréquence (ce qui est facile à constater à l'oreille), et ne dépend que de la masse, ce qui signifie que pour bien affaiblir les bruits, il faut des parois, si elles sont simples, lourdes et épaisses

Loi pratique

Dans la pratique on constate que :
R réel < R théorique parce que les conditions ou hypothèses de la loi de masse ne sont pas satisfaites; ces conditions sont :
· paroi totalement désolidarisée à sa périphérie
· paroi homogène dans l'épaisseur et sur sa surface
· matériau pas (ou peu) rigide
---> Tendre vers ces conditions entraine un meilleur comportement de la paroi
... ce qui n'est pas évident, mais signifie que la mise en oeuvre influe beaucoup !

On constate aussi que l'augmentation de l'affaiblissement R avec la fréquence ne suit pas vraiment l'allure prévue par cette relation, et qu'il existe une particularité gênante, c'est la fréquence critique Fc, à laquelle (ou autour de laquelle) R a une valeur faible.

Cette fréquence critique Fc dépend du matériau, et de l'épaisseur de la paroi :
Fc = Fc(1 cm) / e avec e = épaisseur en cm
Fc(1cm) est très variable selon les matériaux, exemples :

verre 1200 Hz/cm plâtre 4200 acier 1200
béton 2000 briques 2500 à 3500 bois 2000 à 3000


Comportement particulier des parois

Ceci explique que les comportements des parois sont extrèmement différents, certaines ont des fréquences critiques basses (maçonnerie épaisse), d'autres des fréquences critiques élevées (vitrages, bois faible épaisseur). et donc des courbes de variation de R très différentes et parfois très "accidentées", parce que les matériaux ne sont pas bien homogènes, ou les épaisseurs variables : il peut exister plusieurs fréquences critiques. On ne peut donc pas vraiment déterminer par calcul les affaiblissements, il faut utiliser des résultats d'essais effectués en laboratoire, et s'en servir en admettant des incertitudes liées aux mesures et à la mise en oeuvre.
On peut dire que les parois ont en quelque sorte leur "personnalité", chacune a une capacité globale en fréquence d'affaiblissement différente selon les spectres des bruits émis; on a parfois l'impression que l'isolation est moins bonne pour certains bruits que pour d'autres, ce n'est pas une impression !

le béton 14 cm a une masse surfacique de 300 kg/m2 et une fréquence critique très basse, le phénomène est à peine visible sur la courbe; la paroi en carreaux de plâtre a une masse surfacique de 72 kg/m2 et une fréquence critique de 500 Hz environ

Affaiblissement standardisé Rw

L'affaiblissement Rw, souvent donné par les fabricants, est un affaiblissement global, donc une valeur unique. Sa définition est issue de la réglementation : il se calcule selon une méthode normalisée à partir de la connaissance de la variation de R en fonction de la fréquence. On trouve aussi l'indice ancien R "global" en dBA, pratiquement égal (1 dB d'écart en moyenne, statistiquement). Son utilisation présente un intérêt essentiellement en conception de logements neufs. Il permet aussi de comparer simplement 2 matériaux, mais ne donne pas la connaissance de la  variation de R en fonction de la fréquence.


voir d'autres exemples illustrant cette page par des données expérimentales : affaiblissements 1/3 octaves
en page calculs

conclusions
  • L'affaiblissement d'une paroi représente sa capacité propre à diminuer les bruits,
  • une paroi simple ne comporte qu'un seul matériau dans son épaisseur, en négligeant tout revêtement de surface de finition de masse faible,
  • dans une telle situation seule sa masse, c'est à dire la densité du matériau et son épaisseur, a une influence
  • L'efficacité d'une paroi simple augmente avec la fréquence : elle est plus faible aux fréquences basses : toutes les parois laissent mieux passer les sons graves,
  • cette augmentation permettant d'atteindre des valeurs intéressantes n'existe qu'au-dessus d'une fréquence plutôt basse pour les parois épaisses, ce qui est favorable, et moyenne pour les parois plus minces, voire assez élevée pour les vitrages d'épaisseur courante,
  • donc seules les parois simples porteuses, en maçonnerie, pierres, etc, remplissent naturellement les conditions pour diminuer de manière importante la transmission des bruits,
  • la seule alternative possible est la paroi double

suite : isolement entre locaux

Site réalisé par Patrick Carré, ingénieur INSA, EX prof acoustique IUT, licence Réhanilitation Bâtiments, Université Lyon 1, conseil acoustique en Rhône Alpes
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