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Spécial “ Acoustics’08 ” - Part II53
Acoustique
&
Techniques n° 54-55
Développement de planchers flottants thermo-acoustiques entre locaux d’activités ou parkings et logements
Development of thermo-acoustic floating floors for use between parking and dwellings
Local d’émission Local de réception
Pièce principale Cuisine/Salle
d’eau
Garage individuel d’un
logement
ou garage collectif
55 52
Local d’activité à
l’exclusion
des garages collectifs
58 55
Tabl. 1 : Isolement acoustique standardisé pondéré
DnTA en dB correspondant à la réglementation
acoustique pour le type de situations considérées
Méthodes de prédiction
Un modèle basé sur une méthode de matrice de transfert
[3] pour des structures multicouches infinies est utilisé.
Les différentes couches isotropes d’épaisseur constante
et de taille infinie peuvent être de type solide, fluide ou
poreux (suivant la théorie de Biot [4]). Le logiciel de calcul
CASC développé au CSTB sur cette base est utilisé pour
prédire notamment l’indice d’affaiblissement acoustique,
le coefficient d’absorption, le niveau de bruit d’impact
(pour une machine à choc normalisée) et le niveau de bruit
de pluie (pour une pluie normalisée). Pour la prédiction
de l’indice d’affaiblissement acoustique, le système est
excité par un champ acoustique diffus composé d’ondes
planes associées à de multiples angles d’incidence.
Une technique basée sur le fenêtrage spatial des ondes
planes [5] permet de prendre en compte la taille finie de la
structure plane pour le calcul de l’indice d’affaiblissement.
Dans le cas du bruit d’impact, l’excitation structurale est
distribuée sur une petite surface de la structure et est
décomposée en un nombre infini d’ondes de contrainte
normale, dépendant de la mobilité d’entrée de la structure
notamment (voir [6]). Le niveau de bruit de choc est déduit
de l’intensité acoustique rayonnée, évaluée à partir du
champ de vitesse dans l’espace des nombres d’onde.
Pour les systèmes flottants, un paramètre clé est la raideur
dynamique s’ de la sous-couche élastique intermédiaire.
La raideur dynamique s’ des différentes sous-couches
résilientes considérées (thermique et acoustique) a été
évaluée à partir de la fréquence de résonance masse-
ressort, suivant la norme ISO 9052-1 [7]. La masse
de charge requise dans cette norme est de 8 kg pour
des échantillons de taille 200 x 200 mm2 (c’est-à-dire
une masse surfacique de 200 kg/m2, correspondant
à environ 80 mm de béton). Comme cette masse de
charge n’est pas représentative des systèmes flottants
considérés, différentes masses de charge (plus proches
de celles réellement implémentées) ont été utilisées
pour la caractérisation des sous-couches. La mesure
de la raideur dynamique permet de déduire le module
d’élasticité de la sous-couche résiliente.
Le logiciel ACOUBAT permet le calcul des isolements aux
bruits aériens et des bruits d’impact dans les bâtiments
sur la base des normes NF EN 12354-1, -2, -3 et -6
[8]. Ce logiciel est utilisé pour vérifier si les systèmes
flottants thermiques ou thermo-acoustiques considérés
remplissent la réglementation acoustique.
L’approche mixte (combinant mesure et prédictions) aussi
évaluée dans cette étude est basée sur les expressions
suivantes pour évaluer la performance sur un nouveau
système (noté «ns» en indice) différent de celui référence
(dalle-support de 140 mm et chape de 40 mm) :
Systèmes flottants thermiques
Une première étape a consisté à établir un «point de
référence» en testant (ΔL et ΔR) sur un plancher de 200
mm, trois sous-couches thermiques, une en mousse de
polystyrène de 72 mm d’épaisseur (dénotée PSE 72), une
en mousse de polystyrène extrudée de 70 mm d’épaisseur
(dénotée XPS 70) et une en mousse de polyuréthane de
60 mm d’épaisseur (dénotée PUR 60), avec une chape
flottante de 60 mm. Les calculs de prédiction avec le
logiciel de CASC sont basés sur la raideur dynamique
mesurée sur ces sous-couches (une variation égale à deux
fois l’écart-type de la mesure est aussi prise en compte).
Performance sur plancher-support de 200 mm
Les résultats en termes de performance acoustique DR
et DL sont présentés à la figure 1 pour la sous-couche
thermique en polystyrène "PSE 72». En basse fréquence
(en-dessous de 400 Hz), la performance évaluée par le
logiciel de prédiction par rapport au bruit aérien DR est
relativement proche de celle qui a été mesurée. Au-dessus
de 500 Hz, la performance mesurée DR reste limitée
autour de 10-12 dB; cette limitation est reliée à un chemin
de transmission non pris en compte dans le modèle de
prédiction. On notera tout de même que cette limitation
n’a pas d’influence sur l’indice global de performance
D(Rw+C). La performance par rapport au bruit d’impact,
DL, obtenu avec le modèle de prédiction est relativement
proche de celle qui a été mesurée, jusqu’au tiers d’octave
1 250 Hz. Au-dessus du tiers d’octave 1 600 Hz, la
différence entre prédiction et mesure est probablement
associée au chemin de transmission périphérique par
la bande de rive non pris en compte par le modèle de
prédiction. De plus, on remarquera que l’accident observé
autour du tiers d’octave 3 150 Hz sur la performance DL
et autour du tiers d’octave 4 000 Hz sur la performance
DR est associé à une résonance de couche de l’onde
de compression dans la sous-couche thermique. Cette
résonance de couche de l’onde de compression apparaît
lorsque l’épaisseur de la sous-couche est égale à la moitié
de la longueur d’onde de compression.
L’approche mixte permet d’obtenir des résultats en
moyennes et hautes fréquences plus proches de ceux qui
sont mesurés.
Le tableau 2 présente les indices globaux correspondants.
On notera que l’évaluation de l’indice global DLw en dB
communément calculé pour une dalle-support de 140 mm
d’épaisseur ne peut pas s’appliquer dans le cas de la
performance obtenue sur la dalle-support de 200 mm ;
ainsi une approche similaire à celle du calcul du D(Rw+C)
en dB est utilisée pour obtenir un indice global associée
à la performance au bruit d’impact noté DLnw en dB et