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Centre Scientifique et Technique de la Construction

21/04/2018

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Les matériaux viscoélastiques pour plus de confort vibroacoustique 2012/02.16

Afin de garantir un confort acoustique et vibratoire dans les habitations et faire face à des critères acoustiques sans cesse plus exigeants, les professionnels de la construction ont de plus en plus recours aux matériaux viscoélastiques, dont le comportement est intermédiaire entre celui des liquides visqueux et celui des solides élastiques. Leurs remarquables propriétés de résilience et d'amortissement en font d'excellents systèmes pour réduire l'amplitude des vibrations.

Les matériaux viscoélastiques comme solutions antivibratiles

Les mouvements dynamiques compris entre 1 et 50 Hz peuvent occasionner des dégâts structurels ou des situations d'inconfort pour les occupants sans pour autant être perceptibles à l'oreille. Les sources proviennent principalement du trafic routier et ferroviaire, des chantiers de construction, des activités industrielles ou simplement des équipements techniques. La solution la plus classique pour isoler une source du reste de la structure afin de protéger celle-ci consiste à insérer entre la source et la structure un support viscoélastique que l'on qualifie d'antivibratile.

La capacité d'un support à réduire les vibrations est donnée par l'isolement vibratoire qui dépend principalement de la raideur dynamique du produit souple (k) et de la masse de l'équipement vibrant (m). Plus cet isolement vibratoire est élevé, plus la transmission des vibrations est réduite. La courbe d'isolement vibratoire caractéristique présente deux zones bien distinctes : la zone des fréquences inférieures à √2f0, où l'on observe une amplification des vibrations (dégradation de la situation), et la zone d'isolement pour les fréquences supérieures à √2f0. La fréquence de résonance f0 du système est donnée par :


avec :
k : la raideur dynamique du support antivibratile [N/m]
m : la masse de la machine vibrante [kg].

Le principe de base pour le dimensionnement d'un bon support antivibratile est donc de faire en sorte que la zone d'isolement du système coïncide avec les fréquences produites par la machine ou, en d'autres termes, que la fréquence de résonance (f0) du système soit bien inférieure (3 à 4 fois) à la fréquence la plus basse produite par la machine vibrante. La fréquence de résonance du système peut être diminuée en choisissant des matériaux visco­élastiques de raideur dynamique plus faible.

Pour dimensionner correctement les supports antivibratiles, il faudra donc connaître :

Les matériaux viscoélastiques comme solutions acoustiques

Bande viscoélastique utilisée au droit des jonctions plancher/mur afin de réduire les transmissions latérales
Les matériaux viscoélastiques s'utilisent également pour des applications acoustiques, c'est-à-dire pour des applications nécessitant la réduction des vibrations de la gamme des fréquences audibles (50 à 5000 Hz). De nombreux systèmes ont vu leur performance acoustique croître grâce à l'insertion d'un matériau souple. Nous pouvons citer notamment :

Le bénéfice obtenu dépend directement des propriétés dynamiques du matériau inséré. La plupart de ces propriétés, nécessaires au choix judicieux des matériaux, peuvent être mesurées au sein du laboratoire 'Modélisation et analyse' du CSTC.

Des procédures de mesure distinctes ont été développées selon le domaine d'application du matériau viscoélastique. Quelques exemples :




Article complet


C. Crispin, ir., chef du laboratoire 'Modélisation et analyse', CSTC