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Acoustique des murs épais

L’affaiblissement acoustique d’un mur est généralement mesurée fréquence par fréquence et la courbe d’affaiblissement est intégrée en un indice unique pondéré d’affaiblissement acoustique global Rw (dB). Chaque paroi est caractérisée par cet indice qui permet des comparaisons facilitées entre différentes parois.

L’affaiblissement acoustique d’un mur massif, homogène et épais dépend de sa densité superficielle, de sa rigidité et de son facteur de perte. Sa courbe d’affaiblissement acoustique comprend généralement quatre zones successives en augmentant la fréquence du son incident:

*A basse fréquence, la courbe suit la «loi de masse »:

R = 10 log((pfm/r0c0)2) ou R = 20log(mf)-47 avec

f  fréquence du son incident,

m densité superficielle du mur (kg/m2),

r0 et c0 densité de l’air et vitesse du son associée.

L’affaiblissement acoustique croît alors de 6dB quand la fréquence augmente d’une octave ou quand la densité superficielle double.

*On se rapproche alors de la fréquence critique fc du mur qui vibre comme une membrane. Cette fréquence est donnée par

fc = c0/2p √(m/B) avec B=E(1-n2)h3/12 (rigidité en flexion d’un mur isotrope)

E et n modules équivalents et h épaisseur du mur.

Les murs de briques, qui sont lourds, ont des fréquences de résonance assez faibles (125 à 250Hz) Quand la fréquence du bruit incident se situe à la fréquence de résonance du mur, il y a une diminution de l’affaiblissement par rapport à la loi de masse. C’est la « zone de coïncidence » qui est large de un à deux octaves.

*Au-dessus, on retrouve une zone où l’affaiblissement augmente de nouveau avec la fréquence (environ 9db/octave) et où l’amortissement du mur joue un grand rôle. Cet amortissement limite les résonances. Il est lié au mode de construction du mur (maçonné/ collé, avec ou sans joints verticaux) et au matériau lui-même (brique et mortier). La nature du matériau intervient par son facteur de perte. Il est sans doute meilleur dans les matériaux peu grésés à faible module élastique.

*Enfin à haute fréquence, l’affaiblissement augmente moins avec la fréquence car des ondes de cisaillement dans le mur épais deviennent importantes.

 

Pour un mur épais en éléments creux, comme les briques, l’affaiblissement peut encore être réduit par quelques phénomènes additionnels :

Le mur n’est généralement pas isotrope mais orthotrope, il y a alors deux fréquences de résonance de membrane (dans les deux sens du plan du mur), la zone de coïncidence est alors élargie.

La rigidité dans le sens de l’épaisseur est souvent assez faible et cela génère des ondes de compression, actives à haute fréquence,

A ces fréquences, les petites alvéoles, toutes de même dimension, peuvent résonner à leur tour.

Sur la Figure, on voit la courbe calculée pour une brique à perforations hexagonales très rigide.