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20/04/2018

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Quels critères acoustiques pour les vitrages ? 2011/03.10

La norme NBN S 01-400-1, qui fixe les critères acoustiques à prendre en compte pour les immeubles d'habitation, définit notamment des critères concernant les façades. Ce sont généralement les fenêtres et, plus particulièrement, les vitrages qui, s'ils n'ont pas de propriétés acoustiques particulières, détermineront l'isolation aux bruits extérieurs. Cet article classifie les vitrages en fonction de leurs performances acoustiques et permet de sélectionner les plus adaptés pour répondre à la norme dans des situations où il n'y a pas de grilles de ventilation dans la façade.

Les critères de la norme NBN S 01-400-1 ne portent pas sur les performances individuelles des matériaux mis en œuvre, mais bien sur le résultat final apporté par l'ensemble de la façade, c'est-à-dire sur l'isolement acoustique réellement obtenu in situ et exprimé par l'isolement acoustique standardisé pondéré corrigé pour les bruits de trafic, le DAtr.

L'isolement demandé dans la norme dépendra du niveau de bruit extérieur auquel est soumis le bâtiment. Le niveau de bruit extérieur, défini par le paramètre LAref, pour la façade la plus exposée au bruit, peut se déterminer soit à l'aide d'une mesure au sonomètre, soit à partir d'une estimation basée sur une description type telle que proposée dans la norme. Ces descriptions générales seront reprises dans la version longue de cet article.

Ainsi, par exemple, dans le cas d'un trafic normal en ville, dans une rue asphaltée avec une bande de circulation dans chaque sens, le niveau de bruit extérieur en façade avant est de l'ordre de 65 dB(A) (= LAref). Pour les autres pans de façade, le bâtiment représente une sorte d'écran au bruit et le niveau LAref déterminé ci-dessus n'est pas forcément représentatif du niveau de bruit auquel ils sont soumis en réalité. La norme NBN S 01-400-1 propose donc une méthode basée sur une série de schémas afin de déterminer, à partir du niveau de bruit sur la façade la plus exposée LAref, le niveau de bruit LA que subiront les autres pans de façade du bâtiment. Par exemple, pour un bâtiment isolé, le niveau sur la façade arrière est généralement atténué de 13 dB par rapport au niveau mesuré ou estimé sur la façade avant. L'isolement DAtr demandé pour le pan de façade arrière sera donc moins élevé que celui demandé en façade avant.

Une fois le niveau de pression acoustique LA déterminé pour chaque pan de façade, la norme fixe l'isolement acoustique nécessaire DAtr à respecter pour atteindre un confort acoustique normal (cf. tableau 1). Il reste alors à le relier à la performance des éléments qui composent le pan de façade, notamment celle des menuiseries extérieures, exprimée par l'indice d'affaiblissement acoustique pondéré corrigé pour les bruits de trafic mesurés en laboratoire, le RAtr.

Tableau 1 Performances minimales RAtr nécessaires pour les fenêtres (pour des pans de façades dépourvus d'ouvertures de ventilation)
LA (1) [dB] DAtr (2) [dB] RAtr nécessaire pour les fenêtres [dB]
100 % (3) 80 % (3) 60 % (3) 40 % (3) 20 % (3)
2m (4) 5m (4) 10m (4) 2m (4) 5m (4) 10m (4) 2m (4) 5m (4) 10m (4) 2m (4) 5m (4) 10m (4) 2m (4) 5m (4) 10m
(4)
50 26 31 27 24 30 26 23 29 25 22 27 23 20 24 20 17
55 26 31 27 24 30 26 23 29 25 22 27 23 20 24 20 17
60 26 31 27 24 30 26 23 29 25 22 27 23 20 24 20 17
65 31 36 32 29 35 31 28 34 30 27 32 28 25 29 25 22
70 36 41 37 34 40 36 33 39 35 32 37 33 30 34 30 27
75 41 - 42 39 - 41 38 - 40 37 42 38 35 39 35 32
80 46 - - - - - - - - 42 - - 40 - 41 37
(1) LA : le niveau de bruit extérieur pondéré A, en décibels, devant le pan de façade du local étudié.
(2) DAtr : l'isolement acoustique standardisé pondéré nécessaire, en décibels, calculé sur la base du tableau 3 de la norme NBN S 01-400-1.
(3) Pourcentage de surface de châssis vitré par rapport à la surface totale du pan de façade vu de l'intérieur du local étudié.
(4) Profondeur du local, en mètres (ou rapport entre le volume de la pièce et la surface du pan de façade vu de l'intérieur).
- Impossible à atteindre avec des conceptions classiques de fenêtre.

Si on examine les prestations acoustiques propres à chaque élément qui compose la façade, on constate que l'indice d'affaiblissement acoustique RAtr est généralement beaucoup plus élevé pour les parties opaques, autrement dit les murs, que pour les menuiseries extérieures. En effet, l'ordre de grandeur du RAtr d'un mur de façade traditionnel est de 50 dB alors qu'il n'est que de 25 dB pour un double vitrage symétrique 4-15-4. Quand on sait que le RAtr d'un double vitrage feuilleté acoustique 66.2A-20-44.2A est de 42 dB et qu'il s'agit du meilleur vitrage que l'on puisse mettre en œuvre dans des menuiseries classiques, on se rend compte que, dans la plupart des cas, outre les ouvertures de ventilation, ce sont surtout les menuiseries extérieures qui détermineront l'isolement acoustique de la façade.

Les performances acoustiques RAtr des vitrages usuels sont reprises dans le tableau 2. Le vitrage le moins isolant acoustiquement est le double vitrage symétrique 4-15-4, avec un indice d'affaiblissement corrigé RAtr de 25 dB. Cette valeur est inférieure à celle d'un vitrage simple de 4 mm (RAtr de 30 dB) à cause d'un phénomène propre aux doubles parois : la chute de l'isolement à la fréquence de résonance. La seule façon de limiter celle-ci est d'alourdir les vitrages et d'augmenter l'épaisseur du vide. Un vitrage 6-16-6 permet ainsi de porter la valeur RAtr à 29 dB.

Tableau 2 Performances acoustiques RAtr des vitrages usuels
Type de vitrage Composition Rw (C;Ctr) RAtr ou Rw+Ctr
Simple 4 32(-1;-2) dB 30 dB
8 35(-1;-3) dB 32 dB
Feuilleté non acoustique 44.2 35(-1;-3) dB 32 dB
Feuilleté acoustique 44.2A 37(0;-2) dB 35 dB
Double symétrique 4-15-4 29(-1;-4) dB 25 dB
6-16-6 33(-1;-4) dB 29 dB
Double asymétrique 6-15-4 34(-1;-4) dB 30 dB
6-15-10 38(-1;-4) dB 34 dB
Double feuilleté une face 6-15-55.2 39(-1;-4) dB 35 dB
Double feuilleté acoustique 8-15-66.2A 43(-2;-4) dB 39 dB
10-20-44.2A 45(-1;-4) dB 41 dB
Double 2x feuilleté acoustique 66.2A-20-44.2A 50(-2;-8) dB 42 dB
66.2A-15-88.2A 51(-1;-4) dB 47 dB
Triple 4-16-4-16-4 32(-2;-5) dB 27 dB
Triple feuilleté acoustique 6-12-4-12-44.1A 42(-1;-5) dB 37 dB
Triple 2x feuilleté acoustique 44.1A-12-4-12-44.1A 47(-2;-6) dB 41 dB
66.1A-12-6-12-44.1A 50(-2;-6) dB 44 dB


Mesure en laboratoire de l'émission d'une peinture selon la norme NBN EN ISO 16000-10
Un autre problème rencontré avec les vitrages est la chute de l'isolement que l'on observe à la fréquence dite critique de la feuille de verre. La position de cette fréquence critique étant fonction de l'épaisseur du vitrage, la solution pour remédier à cet inconvénient est d'utiliser, dans les doubles vitrages, des épaisseurs de verre différentes de part et d'autre du vide. En passant d'un 4-16-4 à un 6-16-4, on gagne ainsi 3 dB sur le RAtr, qui passe alors de 27 à 30 dB. Si on veut aller plus loin, on peut limiter encore davantage la chute d'isolement à la fréquence critique en utilisation du vitrage feuilleté acoustique. Une composition du type 8-15-44.2A permet ainsi de monter à une valeur RAtr de 35 dB. Les performances acoustiques d'un triple vitrage 4-16-4-16-4 sont peu élevées et identiques à celles d'un vitrage 4-16-4, soit un RAtr de 27 dB. Par contre, une composition telle qu'un 6-12-4-12-44.1A permet de monter à 37 dB, soit l'équivalent d'un double vitrage feuilleté acoustique une face. La meilleure performance acoustique obtenue avec un vitrage sera une composition basée sur des vitrages asymétriques lourds, feuilletés acoustiques et séparés par un espace le plus grand possible. Le vitrage le plus couramment utilisé est alors un 66.2A-20-44.2A dont le RAtr atteint une valeur de 42 dB. Si l'on souhaite dépasser cette valeur, le plus simple est alors de travailler avec une double fenêtre (cf. figure).

Bien entendu, le profilé du châssis dans lequel est placé le vitrage va avoir une influence sur la performance acoustique de l'ensemble de la fenêtre. D'une manière générale, pour des châssis traditionnels neufs, l'indice d'affaiblissement acoustique RAtr de l'ensemble de la fenêtre est égal ou supérieur à celui du vitrage seul, jusqu'à une valeur d'environ 33 dB pour le RAtr du vitrage seul. Au-delà de cette valeur, le châssis peut détériorer l'indice d'affaiblissement acoustique de la fenêtre, et la valeur résultante de l'ensemble peut s'avérer plus faible que celle du vitrage seul. Il convient donc, au-delà de cette valeur, d'être certain que le profilé du châssis est capable de maintenir la performance du vitrage, ce dont on peut s'assurer notamment par un rapport d'essai acoustique en laboratoire mentionnant la valeur RAtr de l'ensemble châssis-vitrage.

L'isolement acoustique DAtr de la façade dépendra également du rapport entre la surface occupée par les menuiseries extérieures et la surface totale du pan de façade vu de l'intérieur du local étudié. Les différences peuvent être importantes : pour respecter la norme, on aura besoin, par exemple, pour une façade entièrement vitrée, d'un vitrage d'une performance RAtr supérieure de 7 dB à celui nécessaire lorsque le vitrage ne représente que 20 % de la surface du pan de façade vu de l'intérieur, ce qui revient en pratique à passer d'un 4-15-4 à un double vitrage asymétrique lourd 6-15-55.2.

Enfin, l'isolement acoustique obtenu in situ sera aussi tributaire de la profondeur du local étudié. Plus le local sera profond, plus l'isolement acoustique de la façade DAtr mesuré sera élevé. Le tableau 1 synthétise les performances minimales RAtr nécessaires des fenêtres (sans grille de ventilation), en fonction du niveau de bruit extérieur sur le pan de façade, du pourcentage de surface vitrée et de la profondeur du local étudié.


Article complet


M. Van Damme, ing., chef du laboratoire 'Acoustique', CSTC