Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article aborde l'aspect purement physique de l'acoustique : la production et la propagation des sons. Les notions de niveaux et de décibels sont d'abord définies. Puis des modèles élémentaires de propagation et de champ acoustique sont présentés. Enfin le système masse-ressort, qui permet de décrire au premier ordre certains phénomènes acoustiques, est explicité.
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Gilles REIGNER : Maître de conférences associé au CNAM (Conservatoire National des Arts et Métiers) - Docteur en acoustique physique de l’Université Pierre-et-Marie-Curie - Responsable du développement et de la recherche au CEBTP (Centre expérimental de recherches et d’études du Bâtiment et des Travaux Publics)
INTRODUCTION
L’acoustique comprend une variété de domaines à l’approche et aux techniques très différentes. En ce qui concerne la perception des sons, une incertitude apparaît, celle qui est due à la variabilité individuelle. Les événements d’origine acoustique s’imposent à l’être humain sans qu’il lui soit possible de les éviter. La perception auditive se reporte ainsi sur l’acoustique physiologique, tout en sachant que toutes les lois définissant les relations psychologiques entre grandeurs physiques et sensations sont des lois statistiques et les limites de validité apparaissent dès que l’incertitude devient plus grande que le phénomène à mesurer. C’est ce dernier aspect, l’aspect purement physique, les bases de la théorie de la production et de la propagation des sons que nous allons aborder dans le présent article [R 3 112]. Nous appliquerons alors plus particulièrement cette première partie à l’environnement et au bâtiment avec l’étude des mesures en laboratoire et in situ . En effet, après des décennies d’évolution assez lente au regard d’autres disciplines, l’acoustique du bâtiment est en plein essor. C’est le résultat conjugué de l’évolution des technologies métrologiques et informatiques mais aussi d’une demande certaine et de la réglementation qui en découle.
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Niveaux et décibels
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1. Phénomènes et mesure
Lorsqu’une particule d’air est déplacée de sa position d’équilibre, il se produit une hausse locale temporaire de pression Δp par rapport à la pression atmosphérique P 0 . Avant de rejoindre sa position d’équilibre, cette particule transmet la perturbation aux particules adjacentes. La propagation de ce cycle de compression et dépression constitue l’onde sonore.
La grande variété de sons que nous pouvons détecter en tant qu’être humain ou avec des appareils de mesure signifie que nous devons être capables de décrire une large gamme de pressions sonores, vitesses particulaires, fréquences et intensités. En admettant que les fréquences perceptibles s’étendent de 20 Hz à 20 000 Hz, nous avons ainsi un facteur multiplicatif de 103. Pour leur part, l’écart entre la pression sonore minimale perceptible et le seuil de la douleur est dans un rapport de 107, ce qui représente un rapport entre les énergies ou les intensités de 1014. Pour cette raison, et afin de préserver un écart en pourcentage constant pour la description et la mesure de ces quantités qui correspond à notre perception, nous utilisons une échelle logarithmique. Nous reprenons ainsi un sous-multiple de l’unité définie par le physicien G. Bell dans d’autres circonstances : le décibel dB.
La théorie acoustique et les mesures s’y rapportant n’ont pas toujours évolué en même temps. Ainsi, Lord Rayleigh a établi à la fin du XIXe siècle l’ouvrage fondamental « Theory of sound » [1]. Puis, au début du siècle, l’évolution de l’électronique a lentement permis d’associer les mesures avec la théorie, avec par exemple le premier microphone à condensateur inventé par E. C. Wente en 1915. Le matériel évolue beaucoup en niveau technique et la mesure et l’analyse du bruit et des vibrations, étroitement liées, sont de plus en plus complexes mais grandement facilitées.
Lors de la réalisation de mesures acoustiques, l’important n’est pas tant le résultat que de savoir ce que l’on mesure et ce à quoi l’on espère aboutir. Nous allons donc dans un premier temps aborder la physique présente derrière des expressions parfois bien simples.
Afin de simplifier les expressions, nous n’allons pas exprimer le son comme la variation locale de pression citée précédemment...
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Phénomènes et mesure
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - Les normes ISO 140 relatives à la mesure acoustique des immeubles et éléments de construction.
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(2) - * - Centre d’Assistance Technique Et de Documentation, « Amélioration Acoustique des logements », 1988.
-
(3) - * - BRUEL & KJAER, « Acoustic Noise Measure- ments », B&K 1988.
-
(4) - SERVANT (J.P.) - Mesurer le bruit dans l’environnement, - AFNOR (2000).
-
(5) - BERANECK (Leo L.) - Noise and Vibration Control Engineering, - Wiley (1992).
-
(6) - CREMER (L.), HECKL (M.) - Structure-Borne Sound, - Springer-Verlag 1973 réédité en 1990.
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...
ANNEXES
1.1 Réglementation acoustique pour les bâtiments d’habitation neufs
Après une première réglementation en la matière datant de 1969, une évolution a eu lieu en cette fin du XXe siècle. La nouvelle réglementation acoustique (NRA) impose une obligation de résultats et non de moyens ; mais de par les principes constructifs traditionnellement utilisés en France, il existe indirectement des exigences minimales concernant les produits mis en œuvre . Ces exigences sont basées sur des essais normalisés effectués dans un laboratoire agréé. Ceux-ci sont nécessairement effectués sur des échantillons de grandes dimensions, d’une surface minimale censée représenter la réalité (10 m2 pour les planchers...).
Les derniers textes de référence relatifs aux caractéristiques acoustiques des bâtiments d’habitation sont l’arrêté du 28 octobre 94 pour les indices français en dB(A) et l’arrêté du 30 juin 99 ainsi que la circulaire du 28 janvier 2000 pour les indices européens.
Pour indication, nous rappelons dans les tableaux , et les exigences demandées pour ces bâtiments, qui sont différentes pour d’autres locaux (enseignement par exemple).
Ci-dessous : Niveau de pression acoustique normalisé lié aux impacts sur le sol LnAT en dB(A) (respectivement
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