EP1488043B1 - Mur antibruit - Google Patents
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- EP1488043B1 EP1488043B1 EP03738179.5A EP03738179A EP1488043B1 EP 1488043 B1 EP1488043 B1 EP 1488043B1 EP 03738179 A EP03738179 A EP 03738179A EP 1488043 B1 EP1488043 B1 EP 1488043B1
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- E04B2001/8419—Acoustical cones or the like, e.g. for anechoic chambers
Definitions
- the present invention relates to a sound barrier wall. It aims to limit the effects of noise, including noise from various modes of transport (road, rail, airports).
- This noise-canceling device can be placed on any type of infrastructure (wall, ceiling, floor, tunnel, building, .
- the absorbent panels are generally in the form of a box in which is placed an absorbent material such as rock wool, clay moss, etc ... while the masking panels consist of a hard wall such as glass, smooth concrete etc ...
- the present invention is in the first case, that is to say in the field of absorbent panels.
- the proposed device not only forms a screen for noise but also allows its absorption and decreases the effect of multiple reflections.
- the object of the invention is to improve the performance of an absorbent panel noise barrier by proposing a new geometry consisting inter alia in increasing the interaction surface of the acoustic waves with a partially absorbent material.
- the invention is placed in the context of so-called fractal geometries and "filling space” surfaces ("space filling surfaces”).
- space filling surfaces space filling surfaces
- the invention relates to a noise absorption device including road and rail comprising an approximately flat base, raised elements and / or hollow each comprising at least one recess, said device being defined in claim 1.
- this base reveals with the elements in relief and / or hollow a configuration having a fractality in a range of lengths between 1 cm and 50 cm, fractal dimension greater than 2.5 allowing the localization of certain modes acoustics in the vicinity of said elements.
- the noise absorption device implements the concept of damping of the fractal acoustic resonators.
- fractal object an object whose geometry can be described by a non-integer dimension.
- This approach aims at producing a phonically absorbing object having surfaces of maximum area in a given volume, i.e. an object having a "filling space” (space filling surface). This is taken in the sense that the total area included in a sphere of radius R centered on the object varies more rapidly when R increases than the square of the radius R.
- Such an object has a very irregular geometry which allows the localization of the modes of waves in the frequency range of sound, in the vicinity of surfaces.
- the noise absorbing device therefore comprises an approximately flat base, elements 1 in relief and / or hollow each comprising at least one recess or notch 2. According to the invention, this base reveals with the elements in question. relief and / or hollow a configuration having a fractal zone of between 1 cm and 50 cm, fractal dimension greater than 2.5.
- the device advantageously has variable sizes in the planes parallel to the plane of the base, as a function of their distance from said plane of the base. In a preferred embodiment, these sizes and their variations are at least irregular part. We thus realized a fractal object at the first order of approximation.
- the surface of the elements 1 in relief and / or recessed is generated by a straight line passing through a vertex and bearing on a closed line contained in a plane not passing through said vertex, said elements 1 being truncated in their upper part 3 by a plane.
- the closed line may, for example, be a curve or a polygon.
- - base 4 the area circumscribed by the closed line from which the height of the solid element is counted perpendicularly.
- this closed line describes the contour of a kouglof mold, ie it comprises a succession of arcs of a circle forming a closed line.
- the elements 1 in relief are truncated pyramids 1 such as those shown in FIG. figure 1 .
- the pyramid trunk has a square base 4, of which two sides 5 and 6 are visible in the perspective diagram of the figure 1 and an upper portion 3.
- the elements 1 in relief are truncated cones.
- Each of the elements 1 in relief is hollow, so that it comprises a hollow truncated cone 2.
- the truncated cone 2 are open on the side of the upper part 3 of the truncated pyramids 1.
- the projected surface of the wall is that generally considered and which can be defined as being the surface seen macroscopically from the sound source. This is the area occupied by the device or wall.
- the developed surface is the accumulation of all the surfaces, external or internal, of the absorption device in contact with the air, that is to say with the sound waves.
- this developed surface will be, in the case where the elements 1 in relief are truncated pyramids, the result of the accumulation of the surfaces of the lateral faces of the truncated pyramids 1 and internal surfaces hollow truncated cones 2.
- the elements 1 in relief are, according to a preferred embodiment, truncated pyramids.
- the invention can not be limited, however, to such a mode of realization.
- Another preferred embodiment of the invention being, for example, truncated cones.
- the truncated pyramids 1 are advantageously combined in boxes 9 may be used, either directly or by association of several of them to form a wall.
- the axes 7 of these truncated pyramids 1 are advantageously parallel to each other and their associated bases 4, so as to form a base 10 of the box 9 which is flat.
- the axis 7 of the truncated pyramids 1 can be inclined at an angle between 0 and 5 ° relative to the normal to the plane passing through the base 4 of the solid elements 1.
- the plane delimiting the upper part 3 of said truncated pyramids 1 is at an angle to the plane passing through the base 10 of the box 9. This angle is advantageously between 2 and 10 °. In a preferred embodiment, this angle is 6 °.
- this inclined plane allows a variation of the heights of the elements 1 in relief and thus reinforces the irregularities of the device which allows a widening of the frequency range for which is observed the location of the wave modes and thus an overamortization.
- the sizes of the 4 square bases are between 50 and 140 mm.
- the heights of the truncated pyramids 1 are between 220 and 350 mm.
- a set of 5 x 5 25 truncated pyramids 1 each having 4 base a 90 mm square was made.
- the height of the truncated pyramid 1 is 240 mm.
- the elements 1 in relief formed on the flat base of the boxes 9, are separated by recesses 2 made in the base 10 which constitute hollow elements.
- the presence of these recesses improves the absorption capacity of the device by advantageously increasing the developed area of the box 9 relative to its projected surface.
- These recesses 2 are, for example, open truncated cones on the side of the upper part of the base 10.
- the box 9 can be furthermore formed by a periodic arrangement of the same elementary mesh 14.
- Figure 4 shows such an arrangement, in a preferred embodiment, offering both a high absorbency and easy stripping during manufacture.
- the ratio of the developed surface to the projected surface is of the order of 10.
- the Figure 5 schematically shows the elementary mesh 14 in top view ( Fig. 5 a) used to obtain the periodic arrangement of box 9 of the figure 4 .
- This elementary mesh 14 has in the upper plane 15 of the base 10 a square surface which comprises a first square 16 of side length a having the base 17 open of a truncated cone-shaped recess 18 with a circular base 17.
- elementary mesh 14 also comprises in this upper plane 15, a second square 19 of side length b with b ⁇ a, and the bases 20-21 rectangular two elements 1 in relief, these elements 1 being truncated pyramids.
- Each of the elements 1 in relief is hollow, so that it comprises a hollow truncated cone 2.
- the Figure 5 (b) shows a sectional view along the BB axis of this elementary mesh and the figure 5 c) shows this elementary mesh 14 in section along the axis CC.
- the figure 6 represents an embodiment of a "type 1 wall” 11 using a set of boxes 9 having their bases 10 parallel to the surface of the "wall type 1" 11.
- type 1 wall a quadrangular rigid flat portion comprising a limited number of boxes, advantageously 35.
- These "type 1 walls” 11 may be mounted alone to form a noise barrier or to be fixed on a support pre-existing (tunnels, motorway borders, ).
- the boxes 9 may be randomly arranged relative to each other.
- the boxes 9 are grouped in pairs, so as to form a succession of inverted pyramids.
- the figure 7 represents an optimized embodiment of a "type 2 wall" 12 using a set of boxes 9. This wall can be viewed as a fractal object in the second order of approximation.
- This "type 2 wall” 12 is approximately peipendicular to the pavement 13. It is formed by the association of caissons 9 classified in two categories, the boxes A designated by 9 A whose flat base is perpendicular to the general plane of the wall 12 , ie for example parallel or perpendicular to the roadway 13, and the elements 9 B which are perpendicular to the elements 9A .
- the extreme elements at the top and at the bottom of the wall are preferably type A elements, the type A and type B elements are advantageously grouped according to the sequence A, B, A, A, B, A.
- the intermediate AAB pattern being repeated as many times as necessary to cover the entire height of the wall according to the size of the caissons 9.
- one of the sizes of the base 9 of the boxes 9 B which will be called for example their width, is half the other of their sizes, their length.
- the boxes 9 of type A are divided into two categories, respectively, A 1 and A 2 perpendicular to each other.
- a damping factor of five is then obtained with respect to the type 1 wall.
- the absorption of the device of the invention is improved by producing it in an absorbent material such as, for example, wood-concrete for which it is known that the average sound absorption is of the order of 0.5 to 0, 7.
- concrete-wood is the material made with wood chips bonded together by a cement matrix.
- the wood material used is of the Spruce or Douglas fir type advantageously underwent a rotproof treatment.
- For a cubic meter of wood chips usually about 410 kg of cement is used.
- the proportion of the number of wood chips per The amount of cement used to make the cement matrix is adapted to modify the average dimensions of the voids created in the concrete and thus increase the absorbency of the absorbent material.
- porous concrete the concrete comprising expanded clay balls or any other cellular absorbent material may also be used.
- the wall 12 will be made by association of boxes 9 facing the road on the one hand, to the buildings on the other hand.
- This noise absorption device can advantageously be implemented to limit noise pollution from various modes of transport (road, rail). It can be arranged on any type of infrastructure (wall, ceiling, floor, tunnel, building, .
- This noise absorption device is advantageously anti-tag.
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Description
- La présente invention concerne un mur antibruit. Elle vise à limiter les effets du bruit, entre autres les bruits issus de divers modes de transport (routier, ferroviaire, aéroports). Ce dispositif antibruit peut être, disposé sur tout type d'infrastructure (mur, plafond, sol, tunnel, immeuble,...).
- La solution consistant à couvrir certaines portions de routes ou d'autoroute n'est pas toujours possible. Souvent, on cherche à atténuer, voire supprimer, les effets du bruit par la construction sur les dépendances de la chaussée, de murs antibruit appelés également écrans acoustiques, le long de la voirie existante.
- La conception de ces murs antibruit résulte de la prise en compte de la circulaire R/A 89.66 du 17 Mai 1989 qui en définit les exigences en termes de bruit, d'esthétisme et de coût.
- D'une manière générale, il est connu que la méthode de dimensionnement de tels murs est basée sur le calcul des transmissions directes et sur le calcul de l'atténuation sonore par l'absorption, par réflexion et par diffraction.
- Les panneaux absorbants se présentent généralement sous la forme d'un caisson dans lequel est placé un matériau absorbant tel que de la laine de roche, mousse d'argile, etc... alors que les panneaux de masquage sont constitués d'un mur dur tel que le verre, béton lissé etc...
- La présente invention se situe dans le premier cas, c'est-à-dire dans le domaine des panneaux absorbants. Le dispositif proposé forme non seulement un écran pour le bruit mais permet également son absorption et diminue l'effet de réflexions multiples.
- Le but de l'invention est d'améliorer les performances d'un mur antibruit à panneaux absorbants en proposant une nouvelle géométrie consistant entre autres à augmenter la surface d'interaction des ondes acoustiques avec un matériau partiellement absorbant.
- L'invention se place dans le cadre des géométries dites fractales et des surfaces "remplissant" l'espace ("space filling surfaces"). En particulier, on cherche ici à réaliser un tel objet de manière pratique ce qui impose une restriction aux premiers ordres de fractalité.
- On connaît par
FR 2 231 825 EP 0 214 524 des panneaux absorbants mais l'utilisation de la fractalité n'y est pas envisagée et dans le premier document des canaux sont établis entre les deux faces opposées du panneau, à travers son épaisseur. - A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'absorption du bruit notamment routier et ferroviaire comprenant une base approximativement plane, des éléments en relief et/ou en creux comportant chacun au moins un évidement, ledit dispositif étant défini dans la revendication 1.
- Selon l'invention, cette base révèle avec les éléments en relief et/ou en creux une configuration présentant une fractalité dans une gamme de longueurs comprise entre 1 cm et 50 cm, de dimension fractale supérieure à 2,5 permettant la localisation de certains modes acoustiques au voisinage desdits éléments.
- Par dimension fractale D, on entend ici l'exposant moyen exprimant la mesure de la surface totale S(R) séparant l'air et le milieu absorbant et incluse dans une sphère de rayon R centrée sur cette surface de séparation, en fonction de ce rayon, sous la forme S(R) proportionnelle à R à la puissance D, (S(R) = k RD).
- La présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles :
- les éléments en relief sont des troncs de cônes;
Un cône est un élément en relief dont la surface est générée par une droite passant par un point, appelé sommet, et prenant appui sur une courbe tracée dans un plan ne passant pas par ledit point. On appelle ici - tronc de cône - un cône qui a pour axe la droite reliant son sommet au centre de sa base mais qui est délimité à sa partie supérieure par l'intersection du cône avec un plan, - les éléments en relief sont des troncs de pyramides.;
Une pyramide est un polyèdre limité par une base plane en forme de polygone et des faces latérales constituées de triangles s'appuyant sur ce polygone ayant un sommet commun. La surface d'une telle pyramide est obtenue, ici, par une droite passant par un sommet et prenant appui sur une base polygonale, tracée dans un plan ne contenant pas le sommet. On appelle ici - tronc de pyramide - une pyramide qui a pour axe la droite reliant son sommet au centre de sa base mais qui est délimité à sa partie supérieure par l'intersection de la pyramide avec un plan, la forme pyramidale étant l'enveloppe extérieure générale de ces troncs de pyramides. - la base des troncs de pyramides est rectangulaire;
- le plan délimitant la partie supérieure des éléments en relief fait un angle par rapport au plan passant par la base desdits éléments;
- les éléments en relief sont réalisés en un matériau phoniquement absorbant;
- Théoriquement, tout matériau est phoniquement, partiellement absorbant. En pratique, il est toutefois usuel de classer les matériaux en deux catégories, respectivement non-absorbants et absorbants. Un matériau est dit non-absorbant lorsque l'absorption sonore pour une réflexion sur un mur dur constitué de ce matériau est inférieure à 10-2 environ.
- les éléments en relief sont en béton-bois;
- les éléments en relief sont regroupés en caissons ayant une base plane sur laquelle sont formés les éléments en relief;
- les éléments en relief sont séparés par des évidements formés dans la base;
- les évidements sont des troncs de cône ouverts du coté de la partie supérieure de la base;
- un évidement et deux éléments en relief forment une maille élémentaire;
- le caisson est formé d'un arrangement périodique de la même maille élémentaire;
- le dispositif est constitué de plusieurs caissons formant un mur, les caissons ayant leurs bases parallèles à la surface du mur;
- les caissons sont disposés aléatoirement les uns par rapport aux autres;
- les éléments en relief sont des troncs de pyramides et les caissons sont regroupés par paires pour former une succession de pyramides inversées;
- le dispositif est constitué de plusieurs caissons formant un mur, les caissons ayant leurs bases respectivement soit parallèles, soit perpendiculaires à la surface du mur;
- des caissons orientés respectivement vers les deux faces du mur sont associés;
- des caissons sont associés, de haut en bas, dans l'ordre suivant en désignant par A, un caisson dont la base est perpendiculaire à la surface du mur et B, un caisson dont la base est parallèle à la surface du mur :
ABAABA - les caissons de type A sont répartis en deux catégories, respectivement, A1 et A2 perpendiculaires l'un à l'autre.
- La description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Elle est faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la
figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un caisson mis en oeuvre dans un mode de réalisation de l'invention ; - la
figure 2 est une représentation schématique d'une coupe suivant l'axe A-A d'un caisson mis en oeuvre dans un mode de réalisation de l'invention ; - la
figure 3 est une vue du dessus du caisson de lafigure 1 ; - la
figure 4 est une vue schématique d'un caisson mis en oeuvre dans un autre mode de réalisation de l'invention, formé par un arrangement périodique d'une même maille élémentaire ; - la
figure 5 représente schématiquement la maille élémentaire mise en oeuvre pour former le caisson de lafigure 4 (fig. 5a ), une vue en coupe suivant l'axe B-B de cette maille (fig. 5 b) et une vue en coupe suivant l'axe C-C de ladite maille (fig. 5 c) ; - la
figure 6 est une vue schématique d'un panneau formé à l'aide d'un ensemble de caissons de lafigure 1 ayant leurs bases parallèles à la surface du panneau; - la
figure 7 est un schéma représentant les dispositions relatives de caissons pour former un mur dans certains modes de réalisation de l'invention; - Le dispositif d'absorption de bruit selon l'invention met en oeuvre le concept d'amortissement des résonateurs acoustiques fractals. On entend ici par - objet fractal- un objet dont la géométrie peut être décrite par une dimension non entière. Cette approche vise à réaliser un objet phoniquement absorbant présentant des surfaces d'aire maximale dans un volume donné, i.e. un objet ayant une surface "remplissant" l'espace (space filling surface). Ceci est pris au sens où la surface totale comprise dans une sphère de rayon R centrée sur l'objet varie plus vite quand R augmente que le carré du rayon R. Un tel objet présente une géométrie très irrégulière ce qui permet la localisation des modes des ondes dans la gamme de fréquence du son, au voisinage des surfaces. La localisation de ces modes pour des fréquences données, c'est-à-dire leur concentration dans une région de l'espace proche des surfaces phoniquement absorbantes entraîne un suramortissement de ces modes. Ce suramortissement résulte de l'augmentation de l'amplitude des modes sur la surface absorbante. Il y a de la sorte "frottement" accru des modes des ondes contre le matériau absorbant. On distingue donc des modes - délocalisés - pour lesquelles l'absorption par ledit dispositif est amplifiée par l'accroissement considérable de la surface absorbante par rapport à une simple surface plane et des modes - localisés - pour lesquelles on observe un suramortissement, i.e. un amortissement venant s'ajouter à l'absorption déjà observée précédemnent pour les modes délocalisés.
- Le dispositif d'absorption de bruit selon l'invention comprend donc une base approximativement plane, des éléments 1 en relief et/ou en creux comportant chacun au moins un évidement ou échancrure 2. Selon l'invention, cette base révèle avec les éléments en relief et/ou en creux une configuration présentant une zone de fractalité comprise entre 1 cm et 50 cm, de dimension fractale supérieure à 2,5. Le dispositif présente avantageusement des tailles variables dans les plans parallèles au plan de la base, en fonction de leur distance audit plan de la base. Dans un mode de réalisation préféré, ces tailles et leurs variations sont au moins en partie irrégulières. On a ainsi réalisé un objet fractal au premier ordre d'approximation.
- Dans un mode de réalisation, la surface des éléments 1 en relief et/ou en creux est générée par une droite passant par un sommet et prenant appui sur une ligne fermée contenue dans un plan ne passant pas par ledit sommet, lesdits éléments 1 étant tronqués dans leur partie supérieure 3 par un plan. La ligne fermée peut, par exemple, constituer une courbe ou un polygone. On appelle ici - base 4 - la surface circonscrite par la ligne fermée à partir de laquelle on compte perpendiculairement la hauteur de l'élément solide. Avantageusement, cette ligne fermée décrit le contour d'un moule à kouglof, i.e. elle comprend une succession d'arcs de cercle formant une ligne fermée. Dans un premier mode de réalisation, les éléments 1 en relief sont des troncs de pyramides 1 tels que ceux représentés sur la
figure 1 . Le tronc de pyramide comporte une base 4, carrée, dont deux côtés 5 et 6 sont apparents sur le schéma en perspective de lafigure 1 et une partie supérieure 3. Dans un deuxième mode de réalisation, les éléments 1 en relief sont des troncs de cônes. - Chacun des éléments 1 en relief est évidé, de telle sorte qu'il comporte un tronc de cône creux 2. Cet évidement 2 tronconique a la droite reliant le sommet de la pyramide au centre de sa base 4 comme axe 7. Les troncs de cône 2 sont ouverts du côté de la partie supérieure 3 des troncs de pyramides 1.
- Une approche théorique a été développée pour expliquer l'amélioration des propriétés d'absorption du bruit par un dispositif composé d'une telle base approximativement plane et de tels éléments 1 en relief.
- Cette théorie distingue deux types de mode, des modes localisés et des modes délocalisés. Pour ces derniers, l'accroissement du pouvoir d'absorption résulte de la " surface développée " du mur par rapport à sa surface projetée. La surface projetée du mur est celle généralement considérée et qui peut être définie comme étant la surface vue au plan macroscopique depuis la source sonore. Il s'agit de la surface occupée par le dispositif ou le mur.
- La surface développée est le cumul de l'ensemble des surfaces, externe ou interne, du dispositif d'absorption en contact avec l'air, c'est-à-dire avec les ondes sonores.
- Ainsi, cette surface développée sera, dans le cas où les éléments 1 en relief sont des troncs de pyramides, le résultat du cumul des surfaces des faces latérales des troncs de pyramides 1 et des surfaces internes aux troncs de cône creux 2.
- Il a été constaté que l'absorption sonore obtenue avec un tel dispositif est alors proportionnelle au rapport S de la surface développée Sd à la surface projetée du mur Sm.
- Pour les modes dits - localisés -, on observe une zone de localisation de l'onde sonore au voisinage de la structure absorbante, résultant de la présence d'irrégularités dans ladite structure. Cette onde subit donc un phénomène de frottement avec le matériau phoniquement absorbant ce qui induit un suramortissement de celle-ci. Ce suramortissement vient augmenter le pouvoir absorbant déjà observé pour les modes délocalisés.
- Le pouvoir d'absorption par mètre carré moyen de surface projetée du dispositif et pour une fréquence ω donnée du son, est augmenté par un facteur A(ω) donné par la formule :
où Sd et Sm sont respectivement la surface développée et la surface projetée du mur et C(ω) est le facteur de forme tel que :
C(ω) = 1 pour des fréquences correspondant à des modes délocalisés, et C(ω) > 1 pour des fréquences correspondant à des modes localisés. - Ces explications théoriques qui conduisent aux mêmes réalisations pratiques, sont données ici pour permettre une meilleure compréhension de l'invention et de sa portée.
- Dans la description suivante, nous considérerons le cas où les éléments 1 en relief sont, selon un mode de réalisation préféré, des troncs de pyramides. L'invention ne saurait être limité, cependant, à un tel mode de réalisation. Un autre mode de réalisation préféré de l'invention étant, par exemple, des troncs cônes.
- Tels que représentés sur les
figures 2 et3 , les troncs de pyramides 1 sont avantageusement réunis en caissons 9 susceptibles d'être utilisés, soit directement, soit par association de plusieurs d'entre eux, pour constituer un mur. - Les axes 7 de ces troncs de pyramides 1 sont avantageusement parallèles les uns aux autres et leurs bases 4 associées, de telle sorte à former une base 10 du caisson 9 qui soit plane. L'axe 7 des troncs de pyramides 1 peut être incliné d'un angle compris entre 0 et 5° par rapport à la normale au plan passant par la base 4 des éléments solides 1.
- Le plan délimitant la partie supérieure 3 desdits troncs de pyramides 1 fait un angle par rapport au plan passant par la base 10 du caisson 9. Cet angle est avantageusement compris entre 2 et 10°. Dans un mode de réalisation préféré, cet angle vaut 6°.
- Ces faibles valeurs pour l'angle assurent un décoffrage facile et sont donc adaptées aux contraintes d'une réalisation par moulage direct.
- Avantageusement, la présence de ce plan incliné permet une variation des hauteurs des éléments 1 en relief et renforce ainsi les irrégularités du dispositif ce qui permet un élargissement de la gamme de fréquence pour laquelle est observée la localisation des modes des ondes et donc un suramortissement.
- Les tailles des bases 4 carrées sont comprises entre 50 et 140 mm. Les hauteurs des troncs de pyramides 1 sont comprises entre 220 et 350 mm.
- Dans un exemple de réalisation particulier (voir
figure 3 ), un ensemble de 5 x 5 = 25 troncs de pyramides 1 ayant chacun pour base 4 un carré de 90 mm de côté a été réalisé. La hauteur du tronc de pyramide 1 est de 240 mm. - Afin de permettre un décoffrage facile lors de la réalisation de ces caissons 9, un espacement de 30 mm est utilisé entre chaque tronc de pyramide 1.
- Dans un autre mode de réalisation, les éléments 1 en relief formés sur la base 10 plane des caissons 9, sont séparés par des évidements 2 réalisées dans la base 10 qui constituent des éléments en creux. La présence de ces évidements améliore le pouvoir d'absorption du dispositif en augmentant avantageusement la surface développée du caisson 9 par rapport à sa surface projetée. Ces évidements 2 sont, par exemple, des troncs de cône ouverts du coté de la partie supérieure de la base 10. Le caisson 9 peut de plus être formé par un arrangement périodique d'une même maille élémentaire 14. La
Figure 4 montre un tel arrangement, dans un mode de réalisation préféré, offrant à la fois un fort pouvoir d'absorption et un décoffrage facile lors de la fabrication. Dans ce mode de réalisation, le rapport de la surface développée sur la surface projetée est de l'ordre de 10. - La
Figure 5 montre schématiquement la maille élémentaire 14 en vue de dessus (fig. 5 a) utilisée pour obtenir l'arrangement périodique du caisson 9 de lafigure 4 . Cette maille élémentaire 14 a dans le plan supérieur 15 de la base 10 une surface carrée qui comprend un premier carré 16 de coté de longueur a comportant la base 17 ouverte d'un évidement en forme de tronc de cône 18 à base circulaire 17. La maille élémentaire 14 comprend également dans ce plan supérieur 15, un deuxième carré 19 de coté de longueur b avec b < a, et les bases 20-21 rectangulaires de deux éléments 1 en relief, ces éléments 1 étant des troncs de pyramides. Chacun des éléments 1 en relief est évidé, de telle sorte qu'il comporte un tronc de cône creux 2. Cet évidement 2 tronconique a la droite reliant le sommet de la pyramide au centre de sa base 20-21 comme axe. LaFigure 5 b) montre une vue en coupe suivant l'axe B-B de cette maille élémentaire et lafigure 5 c) montre cette maille élémentaire 14 en coupe suivant l'axe C-C. - La
figure 6 représente un mode de réalisation d'un " mur de type 1" 11 à l'aide d'un ensemble de caissons 9 ayant leurs bases 10 parallèles à la surface du " mur de type 1 " 11. - On entend par "mur de type 1" 11, une partie plane rigide quadrangulaire comprenant un nombre de caissons limité, avantageusement 35. Ces " murs de type 1 " 11 peuvent être montés seuls pour constituer un mur antibruit ou venir se fixer sur un support préexistant (tunnels, bordures d'autoroutes,...).
- Les caissons 9 peuvent être disposés aléatoirement les uns par rapport aux autres. Dans un mode de réalisation préféré, les caissons 9 sont regroupés par paires, de façon à former une succession de pyramides inversées.
- La
figure 7 représente un mode de réalisation optimisé d'un " mur de type 2 " 12 à l'aide d'un ensemble de caissons 9. Ce mur peut être regardé comme un objet fractal au deuxième ordre d'approximation. - Ce " mur de type 2 " 12 est approximativement peipendiculaire à la chaussée 13. Il est formé par l'association de caissons 9 classés en deux catégories, les caissons A désignés par 9A dont la base plane est perpendiculaire au plan général du mur 12, c'est-à-dire par exemple parallèle ou perpendiculaire à la chaussée 13, et les éléments 9B qui sont perpendiculaires aux éléments 9A.
- Les éléments extrêmes en haut et en bas du mur sont de préférence des éléments de type A, les éléments de type A et de type B sont avantageusement regroupés selon la succession A, B, A, A, B, A. Le motif intermédiaire A A B étant répété autant de fois que nécessaire pour couvrir toute la hauteur du mur en fonction de la taille des caissons 9.
- Dans un mode de réalisation préféré, l'une des tailles de la base 9 des caissons 9B que l'on appellera par exemple leur largeur, est la moitié de l'autre de leurs tailles, leur longueur.
- Dans un autre mode de réalisation préféré, les caissons 9 de type A sont répartis en deux catégories, respectivement, A1 et A2 perpendiculaires l'un à l'autre. On réalise ainsi un mur de type 3 - objet fractal d'ordre trois d'approximation. On obtient alors un facteur cinq d'amortissement par rapport au mur de type 1.
- On améliore l'absorption du dispositif de l'invention en le réalisant dans un matériau absorbant tel que, par exemple du béton-bois pour lequel il est connu que l'absorption sonore moyenne est de l'ordre de 0,5 à 0,7.
- Il est bien connu que le béton-bois est le matériau réalisé avec des copeaux de bois liés entre eux par une matrice cimentaire. Le matériau bois utilisé est de type Epicéa ou Pin Douglas ayant avantageusement subi un traitement d'imputrescibilité. Pour un mètre cube de copeaux de bois, on utilise habituellement environ 410 Kg de ciment. Avantageusement, la proportion du nombre de copeaux de bois par rapport à la quantité de ciment mise en oeuvre pour réaliser la matrice cimentaire est adaptée pour modifier les dimensions moyennes des vides crées dans le béton et augmenter ainsi le pouvoir d'absorption du matériau absorbant.
- Le béton poreux, le béton comportant des billes en argile expansée ou tout autre matériau absorbant alvéolaire peut également être mis en oeuvre.
- Dans la description faite jusqu'ici, on s'est employé à la réalisation d'un mur 12 destiné à l'absorption du bruit produit sur un seul de ses côtés. Il pourrait être utile de prévoir un dispositif absorbant sur ses deux faces, ce qui permettrait en particulier de diminuer les bruits réfléchis par des immeubles par diffraction ou réflexions multiples, au voisinage d'une route.
- Dans ce cas, le mur 12 sera réalisé par association de caissons 9 tournés vers la route d'une part, vers les immeubles d'autre part.
- Ce dispositif d'absorption du bruit peut avantageusement être mis en oeuvre pour limiter la pollution sonore issue de divers modes de transport (routier, ferroviaire). Il peut être disposé sur tout type d'infrastructure (mur, plafond, sol, tunnel, immeuble,...).
- Ce dispositif d'absorption du bruit est avantageusement anti-tag.
Claims (18)
- Dispositif d'absorption du bruit, notamment routier et ferroviaire comprenant une base approximativement plane avec deux faces opposées, des éléments (1) en relief et/ou en creux comportant chacun au moins un évidement (2), l'évidement étant un tronc de cône (2) creux ayant pour axe (7) la droite reliant le sommet des éléments (1) en relief au centre de leur base (4), lesdits troncs de cône (2) étant ouverts du coté de la partie supérieure des éléments (1) en relief, caractérisé en ce qu'il ne comporte pas de communication entre ses deux faces à travers son épaisseur, et en ce que cette base révèle avec les éléments (1) en relief et/ou en creux une configuration présentant une fractalité dans une gamme de longueurs comprise entre 1 cm et 50 cm, de dimension fractale D supérieure à 2,5 permettant la localisation de modes, acoustiques, au voisinage desdits éléments (1), la dimension fractale D s'entendant comme l'exposant moyen exprimant la mesure de la surface totale S (R) séparant l'air et le milieu absorbant du dispositif et incluse dans une sphère de rayon R centrée sur cette surface de séparation, en fonction de ce rayon, sous la forme S (R) proportionnelle à R à la puissance D, soit S (R) = k RD, le dispositif étant réalisé en un matériau phoniquement absorbant.
- Dispositif d'absorption du bruit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (1) en relief sont des troncs de cônes.
- Dispositif d'absorption du bruit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (1) en relief sont des troncs de pyramides.
- Dispositif d'absorption du bruit selon la revendication 3, caractérisé en ce que la basse des troncs de pyramides est rectangulaire.
- Dispositif d'absorption du bruit selon l'une des revendications 1 à 4. caractérisé en ce que le plan délimitant la partie supérieure (3) des éléments (1) en relief fait un angle par rapport au plan passant par la base (4) desdits éléments (1).
- Dispositif d'absorption du bruit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau phoniquement absorbant est du béton-bois.
- Dispositif d'absorption du bruit selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les éléments (1) en relief sont regroupés en caissons (9) ayant une base plane (10) sur laquelle sont formés les éléments (1) en relief.
- Dispositif d'absorption du bruit selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments (1) en relief sont séparés par des évidements (2) formés dans la base (10).
- Dispositif d'absorption du bruit selon la revendication 8, caractérisé en ce que les évidements (2) sont des troncs de cône (2) ouverts du coté de la partie supérieure de la base (10).
- Dispositif d'absorption du bruit selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'un évidement (2) et deux éléments (1) en relief forment une maille élémentaire.
- Dispositif d'absorption du bruit selon la revendication 10, caractérisé en ce que le caisson est formé d'un arrangement périodique de la même maille élémentaire.
- Dispositif d'absorption du bruit selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'il est constitué de plusieurs caissons (9) formant un mur (12), les caissons (9) ayant leurs bases (10) parallèles à la surface du mur (12).
- Dispositif d'absorption du bruit selon la revendication 12, caractérisé en ce que les caissons (9) sont disposés aléatoirement les uns par rapport aux autres.
- Dispositif d'absorption du bruit selon la revendication 13, caractérisé en ce que les éléments (1) en relief sont des troncs de pyramides et les caissons (9) sont regroupés par paires pour former une succession de pyramides inversées.
- Dispositif d'absorption du bruit selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est constitué de plusieurs caissons (9) formant un mur (12), les caissons (9) ayant leurs bases (10) respectivement soit parallèles, soit perpendiculaires à la surface du mur (12).
- Dispositif d'absorption du bruit selon la revendication 15. caractérisé en ce que des caissons (9) orientés respectivement vers les deux faces du mur (12) sont associés.
- Dispositif d'absorption du bruit selon les revendications 15 et 16, caractérisé en ce que des caissons (9) sont associés, de haut en bas, dans l'ordre suivant en désignant par A, un caisson (9A) dont la base (10) est perpendiculaire à la surface du mur (12) et B, un caisson (9B) dont la base (10) est parallèle à la surface du mur (12) :
ABAABA - Dispositif d'absorption du bruit selon la revendication 17, caractérisé en ce que les caissons (9) de type A sont répartis en deux catégories, respectivement. A1 et A2 perpendiculaires l'un à l'autre.
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