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Article

1 - PRINCIPES PHYSIQUES MIS EN JEU DANS LES MÉCANISMES D’ABSORPTION

2 - MATÉRIAUX UTILISÉS POUR LE TRAITEMENT INTERNE DES SALLES

3 - PRINCIPES PHYSIQUES MIS EN JEU DANS LA TRANSMISSION DES ONDES SONORES À TRAVERS LES PAROIS

4 - ANNEXE A : VIBRATION DES PLAQUES

Article de référence | Réf : C3362 v1

Matériaux utilisés pour le traitement interne des salles
Traitement acoustique et insonorisation des bâtiments

Auteur(s) : Jacques JOUHANEAU

Relu et validé le 20 janv. 2015

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INTRODUCTION

Faisant suite à l’acoustique des salles qui constitue une approche géométrique, ondulatoire et statistique des lois qui régissent le comportement des ondes sonores dans les espaces clos, cet article présente les principes physiques qui sous-tendent les phénomènes d’absorption et de transmission ainsi que les approches concrètes qui peuvent en découler dans le traitement acoustique des parois.

Plutôt que de présenter de façon classique les caractéristiques d’absorption des différents types de revêtement, nous avons choisi de développer un modèle physique très général, mais applicable à tous les matériaux.

Dans la première partie, le modèle proposé comprend une partie rigide et une partie compliante. Il permet donc de rendre compte du comportement des absorbants dont la contribution dissipative due aux déformations structurelles (fibres textiles, mousses poreuses, feutres, etc.) peut être négligée. Ce paragraphe est complété par une méthode de « mise en forme » de la courbe de réponse de la salle par mise en application des principes proposés.

La seconde partie reprend de façon plus détaillée les notions abordées précédemment et examine successivement le calcul des diaphragmes, des résonateurs, des plaques perforées et des structures poreuses faiblement déformables ainsi que la plupart des combinaisons de ces différents éléments. Dans chaque cas, quelques exemples concrets sont proposés.

La troisième partie se présente comme une synthèse des principales lois physiques qui interviennent dans les mécanismes de transmission des ondes sonores par les parois. Elle insiste sur l’importance des ondes de flexion et leurs conséquences sur les phénomènes de coïncidence. Elle permet d’évaluer les principales valeurs critiques qui constituent les points faibles des cloisons, des portes, des vitrages...

L’incidence de ces lois sur l’efficacité des doubles parois est évoquée à l’aide de quelques exemples caractéristiques.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-c3362


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2. Matériaux utilisés pour le traitement interne des salles

Les cinq familles de matériaux étudiées dans cet article sont :

  • les diaphragmes ;

  • les résonateurs de Helmholtz ;

  • les matériaux poreux à parois rigides ;

  • les matériaux poreux à parois déformables ;

  • les combinaisons des précédents.

2.1 Diaphragmes

Les diaphragmes agissent suivant le principe de l’oscillateur amorti (système masse-ressort) mais ils sont constitués, pour des raisons pratiques, de panneaux fléchissants c’est-à-dire de plaques de grandes dimensions susceptibles de vibrer en flexion, de préférence suivant leur mode fondamental.

Ces panneaux sont généralement disposés à une certaine distance des murs du local, de façon à créer une cavité arrière dont le but est double :

  • introduire une raideur ajustable (coefficient ka ) permettant de régler la fréquence de résonance du panneau (f0) ;

  • disposer le matériau nécessaire à l’amortissement (réglage du terme Rm ou R0).

La fréquence propre du panneau, dont on sait qu’elle correspond à un maximum d’absorption dépend :

  • de la masse du panneau m ;

  • de la masse équivalente de rayonnement mr qui est souvent négligeable devant la masse m ;

  • du coefficient de raideur de la plaque km ;

  • du coefficient de raideur de compression de l’air situé entre le mur et le panneau ka .

Le coefficient d’absorption du panneau vibrant sur sa fréquence propre dépend de la résistance mécanique du diaphragme Rm ou de la résistance de charge interne. Il peut varier, dans une moindre mesure, en fonction de sa résistance de rayonnement externe Rr .

Il est indépendant de sa réactance mécanique car celle-ci est minimale au voisinage de sa fréquence propre.

HAUT DE PAGE

2.1.1 Choix des conditions limites

En pratique, le calcul des diaphragmes repose sur un certain nombre de formules...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - JOUHANEAU (J.) -   Acoustique des salles.  -  Techniques de l’Ingénieur. Traité Construction C 3 360, fév. 1995.

  • (2) - JOUHANEAU (J.) -   Introduction à l’électro-acoustique : transduction électroacoustique.  -  Techniques de l’Ingénieur. Traité Électronique. E 5 150, juin 1992.

  • (3) - JOUHANEAU (J.) -   Microphones.  -  Techniques de l’Ingénieur. Traité Électronique. E 5 160, mars 1991.

  • (4) - LEVINE (H.), SCHWING ER (J.) -   On the radiation of sound from a Unflanged circular Pipe.  -  Phys. Rev. 73, 4, 383 (1948).

  • (5) - INGARD (U.) -   On the theory and design of acoustic resonators.  -  J. Acoust. Soc. Am. 25, 6 (1953).

  • (6) - JUNGER (M.C.) -   Helmholtz Resonators in Load Bearing Walls.  -  Noise...

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