EP1570138A1 - Structure antibruit - Google Patents

Structure antibruit

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EP1570138A1
EP1570138A1 EP03780302A EP03780302A EP1570138A1 EP 1570138 A1 EP1570138 A1 EP 1570138A1 EP 03780302 A EP03780302 A EP 03780302A EP 03780302 A EP03780302 A EP 03780302A EP 1570138 A1 EP1570138 A1 EP 1570138A1
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plane
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    • E04B2005/232—Floor structures partly formed in situ with stiffening ribs or other beam-like formations wholly or partly prefabricated with special provisions for connecting wooden stiffening ribs or other wooden beam-like formations to the concrete slab
    • E04B2005/237—Separate connecting elements

Definitions

  • the present invention relates to an acoustic structure intended to attenuate, absorb and / or shield noise.
  • the present invention relates to a plate formed from such an acoustic noise structure.
  • the present invention also relates to a ceiling or walls of a room or an external noise barrier fitted with such an acoustic noise structure.
  • constructions In the construction sector, and more specifically in residential buildings (villa, building), in buildings open to the public, in commercial buildings or even in industrial premises, constructions must meet acoustic standards, in order to to make the private or professional environment more comfortable and less tiring.
  • the improvement of the environment from an acoustic point of view is in principle treated by surface panels plated on or against the structures of buildings. These panels are made of soft and porous materials. Wood is very often used with, for example, fibreboard (density substantially equal to 0.1), cork panels or even micro-perforated panels based on wood fibers.
  • acoustic corrective panels These construction elements are applied to existing concrete or metal surfaces. They can therefore be seen as acoustic corrective panels. These acoustic panels are thin, and they offer a smooth surface, with the exception of the perforations. Their absorption characteristics of airborne noise vary according to the density of the panel (a less dense panel will be softer and will therefore absorb better), and the size and number of the perforations which are as many doors trapping high frequency sounds . Given their surface configuration homogeneous, these corrective panels are very good for the absorption of high frequencies, in the range 1200 Hz to 4000 Hz.
  • a simple homogeneous panel can only be a limited corrector, because it has a smooth surface.
  • these panels contain a lot of glue or volatile organic compounds, which is not ideal from an environmental point of view.
  • anti-noise structures made of a continuous and homogeneous material. These structures have series of parallel blades, forming series of parallel blind channels with their rear bottom or their side wall.
  • these structures have the drawback of constituting monolithic masses generating additional parasitic vibrations.
  • these structures can very difficult to adapt, both dimensionally and structurally, to the surfaces which they cover and to the characteristics of the sound waves which they are responsible for absorbing.
  • a second problem is to succeed in finding an acoustic structural panel or partition walls intended to protect the environment, integrating different construction scales to have broadband efficiency, and therefore suitable in a multitude of environments, from private to commercial. , from offices to production plants.
  • a third problem is to provide an efficient panel over the entire frequency band, from low frequencies of 50 Hz to 400 Hz to high frequencies of more than 1600 Hz to 10 kHz.
  • a structure defining a plane, is intended for the absorption or the acoustic correction of sound waves, in the range of the audible frequencies between 50 Hz and 10 kHz, coming from a source zone of sound waves.
  • the structure is characterized in that it comprises: - a set of boards, parallel to each other, arranged on edge, with their longitudinal axis parallel to the plane of the structure, oriented towards the source area and separated from each other by a free space, and - a set of spacing elements, making a joining between said boards and intended to maintain the free spaces.
  • the structure has a three-dimensional configuration which makes it possible to create traps for sound waves.
  • traps are in the form of gills or captive sound cavities, which are maintained by means of spacers.
  • the boards create a first two-dimensional configuration and the spacers add an additional dimension to the bottom of the gills.
  • This structure based on planks and wooden spacers are to be both structural and acoustic corrective.
  • the structure therefore combines the two functions to be used as a slab or as a load-bearing wall, or as a simple non-structural corrector added to the already existing structure.
  • These wooden components can be assembled without glue, just with screws or nails.
  • the basic physical principle is to create a mass - spring - mass system that can vibrate and absorb the high energy of low frequencies. To implement this principle, it is necessary to develop a structure rigid enough to vibrate like a wall or a wall.
  • the boards are assembled to form a semi-rigid system, each board and each element being able to vibrate by themselves and thus absorb much more low frequencies, compared to the monolithic structures of the state of the art.
  • different scales of complexity must be found, so as to increase the efficiency of the structure over a wide frequency band.
  • the set of spacer elements may comprise a set of spacers.
  • Each of the spacers can be wedged in the free space between each of the boards. In this way, each of the spacers can make a mechanical connection between these boards.
  • the spacers have a length less than that of the constituent boards.
  • the set of spacer elements may comprise one or more cross members inserted in each of the boards of the set of boards. This cross member can be placed parallel to the plane of the structure and perpendicular to the longitudinal axis of the boards, thereby making a mechanical connection between said boards.
  • the boards can all be at the same height, with a space and an absorbent insulation at the rear, the structure being able to comprise a layer of an acoustic absorbent.
  • the acoustic corrector can be simple, without hearing and without insulation, its efficiency then being lower This continuous layer is positioned parallel to the plane of the structure on the edges opposite the source area of the set of boards, that is to say - say at the back of the structure.
  • some of the boards can be offset relative to other boards not offset from the set of boards. These offset boards are then ordered alternately and in a regular pattern. These boards are offset perpendicularly to the plane of the structure, and towards the source area, that is to say towards the front of the structure.
  • the structure may include strips of sound absorbent which will be positioned parallel to the plane of the structure on the edges opposite the source zone of the offset boards and between the non-offset boards of the assembly of boards. In high performance slab system, it can be with hearing, without absorbent or with absorbent.
  • the structure may include a wooden panel positioned parallel to the plane of the structure and positioned on the edges opposite the source area of the set of boards, c that is to say at the rear of the structure.
  • the structure may further comprise a concrete screed positioned on the wooden panel. On one floor, one panel may be sufficient. But a concrete screed can be added to improve absorption of structural noise.
  • concrete is meant any material based on hydraulic binder.
  • the structure may comprise at least one additional connector inserted in the boards not offset from the set of boards parallel to the plane of the structure and perpendicular to the longitudinal axis of the boards.
  • the structure may comprise at least one rod mechanically connecting at least two connectors, positioned parallel to the plane of the structure and parallel to the longitudinal axis between the boards not offset from the set of boards.
  • the structure may include a layer of concrete poured on the sound absorbent strips positioned parallel to the plane of the structure and between the non-offset boards of the set of boards, to produce a real slab in one piece.
  • the offset boards can be arranged so that the acoustic absorbent strips positioned parallel to the plane of the structure on the edges opposite the source area of the offset boards and between the non-offset boards of the set of boards are flush with the edges opposite the source area of the boards which are not offset from the set of boards, that is to say at the rear of the structure.
  • sealing pieces can be positioned on the sound absorbent strips and are flush with the edges opposite the source area of the planks not offset from the plank assembly, that is to say at the rear of the structure.
  • damping pieces made of a flexible material can be positioned on the edges opposite the source area of the boards which are not offset from the set of boards, i.e. at the rear. of the structure.
  • some of the boards, ordered alternately in a regular pattern may favorably have a width less than or equal to their thickness compared to other boards of the set of boards.
  • the boards with a width less than or equal to their thickness may have a section in the shape of a swallow's tail, in order to create a cavity forming sound traps with a large volume but a small area entrance, generating a depression area for more sound absorption.
  • the edges, facing the source area, that is to say at the front of the structure boards of the set of boards, can be grooved.
  • the boards in the set of boards can be reconstituted from at least two portions.
  • the portions of the boards can be assembled offset from one another in the direction of the source zone, that is to say towards the front of the structure.
  • the boards of the set of boards may have an inclination.
  • the boards can be oriented towards the ground as a lampshade as well as to evacuate rainwater when using the structure as a noise barrier exposed to the weather outside.
  • a plate or a slab can be formed from an anti-noise structure as described above.
  • a use of an anti-noise structure as described above can be provided by arranging the structure on the walls and / or the ceiling of a room or even as an anti-noise screen outside.
  • FIG. 1 to 3 respectively show a rear perspective view, a side view and a front plan view of a first embodiment of the noise reduction structure according to the invention
  • - Figures 4 and 5 respectively show a front perspective view and a side view of a second embodiment of the noise reduction structure according to the invention
  • FIG. 6 to 8 respectively show a front perspective view, a side view and a front plan view of a third embodiment of the noise reduction structure according to the invention.
  • FIG. 9 and 10 respectively show a front perspective view and a side view of a fourth embodiment of the noise reduction structure according to the invention
  • FIG. 11 and 12 respectively show a front perspective view and a side view of a fifth embodiment of the noise reduction structure according to the invention
  • FIG. 13 and 14 respectively show a rear cutaway perspective view and a cutaway side view of a sixth embodiment of the noise canceling structure according to the invention
  • FIG. 15 to 20 show a perspective view of six different embodiments of connectors for the sixth embodiment according to Figure 13;
  • FIG. 21 shows a rear cutaway perspective view of a seventh embodiment of the noise canceling structure according to the invention.
  • FIG. 22 and 23 respectively show a front cutaway perspective view and a side view of an eighth embodiment of the noise reduction structure according to the invention.
  • FIG. 24 to 26 each show a rear perspective view of a ninth, a tenth and an eleventh embodiment of the noise reduction structure according to the invention.
  • - Figures 27 and 28 respectively show a front perspective view and a side view of a twelfth embodiment of the noise reduction structure according to the invention
  • - Figures 29 and 30 respectively show a partial front side perspective view and a side view of a thirteenth embodiment of the noise reduction structure according to the invention.
  • FIG. 31 and 32 respectively show a perspective view from above and a side view fourteenth embodiment of the noise reduction structure according to the invention.
  • this structure (1) is in the form of a non-structural corrective panel, which can be fixed to the support, such as a ceiling or wall.
  • the noise reduction structure (1) comprises a set of boards (2).
  • the boards (2) are parallel to each other and define a plane (P) for the structure (1).
  • the boards (2) are arranged on their rear edge (3), having their longitudinal axis (L) parallel to the plane (P) of the structure (1).
  • the boards (2) are thus oriented towards the source area (S), from which the sound waves originate
  • the boards (2) are regularly separated from each other by a free space (4).
  • the boards (2) are all separated by spacers (6) or spacer board, most often in the form of a block of plywood, solid wood or other equivalent.
  • the spacers (6) ensure cohesion and mechanical attachment of the boards (2) to each other, as well as maintaining the free spaces (4) at their determined width.
  • Three series of spacers (6) were used in the embodiment according to Figure 3, with two series wedged at each of the ends and one series located in the center of the structure (1).
  • a layer of sound absorbing material (7) is arranged at the rear of the noise reduction structure (1).
  • the sound absorbent (7) generally has a low density, of the order of 0.05.
  • the acoustic absorbent (7) is chosen, for example, from the following materials, alone or in a mixture, of rock wool type, low density wood fibers, based on hemp stalks, recycled rubbers, blown old paper, glass wool, clay beads, honeycombed polystyrene or others.
  • This layer of acoustic absorbent (7) is joined for example by gluing on the rear edges (3) of the boards (2).
  • This structure is very effective over a wide band. It is built with standard boards and therefore very economical. Depending on the structural characteristics required, this basic structure can be adapted.
  • this basic structure can be adapted.
  • this structure (8) is in the form of a structural panel.
  • the structure (8) comprises a first set of rear boards (9).
  • the rear boards (9) are mutually parallel and are arranged on their rear edge (3), having their longitudinal axis (L) parallel to the plane of the structure (8).
  • the rear boards (9) are thus oriented in the direction of the source zone, from which the sound waves originate in the direction of the front of the structure (8).
  • the rear boards (9) are regularly separated from each other by a first series of free spaces (H).
  • a second set of front boards (12) is provided parallel to the first set of rear boards (9), the front boards (12) being positioned between each of the rear boards (9) being offset towards the noise source towards the 'front of the structure (8).
  • the front boards (12) are regularly separated from each other by a free space (13).
  • the static height of the structure (8) is increased by the offset.
  • the rear and front boards (9 and 12) are all separated by spacers (6) which ensure cohesion and mechanical attachment of all the boards (9 and 12) to each other, as well as maintaining free spaces ( 11) to their specific width. Gates to access the rear rear space (11) are thus created.
  • a wooden plate (14) is secured to the rear of the structure (8) on the rear edges (3) of the rear boards (9) of the first set. This wooden plate (14) can constitute a floor for an exploited room.
  • Figures 6 to 8 is substantially similar to the noise reduction structure (8) of the second embodiment described above.
  • sound absorbent has been added in the form of strips (17) positioned in the room (11) of the first set of rear boards (9).
  • the strips (17) are glued to each of the rear edges (18) of the front boards (12) of the second offset assembly as well as to the spacers (6).
  • louvers (19) generating access to the free spaces (11) between the rear boards (9) of the first set are obtained by the spacers (6).
  • the spacers (6) For structural reasons of sliding of the section composed of the boards (9 and 12) by the effect of shear flux when the structure is bent (slab in flexion), the gills (19) are interrupted when arriving towards the supports of the structure (8 and 16), about one fifth of the span length from the support.
  • the structure (8 and 16) thus comprises longer spacers (21) for the resumption of shearing.
  • the noise canceling structure (23) of a fourth embodiment, shown in Figures 9 and 10 is substantially similar to the noise canceling structure (16) of the third embodiment described above.
  • the structure (23) must have the function of acoustic absorber for aerial sound, at the level from the lower ceiling, plus the function of the sound absorbing structure (impact noise such as heels, etc.) at ground level or upper floor.
  • Solid state sound physics show that to absorb this impact noise, a mass - spring - mass type system is also required, as for low air frequencies.
  • the concept of the structure will evolve favorably towards the combination of wood - concrete or even wood - heavy material, for example of clay brick, plaster, lime-based materials or others.
  • a layer of concrete (24) is poured on the wooden plate (14) secured to the rear of the structure (23). This concrete is thus placed in a floating layer (24) on the wooden floor (14), of the screed type.
  • This concrete screed (24) can constitute a slab for a floor (14) and absorb structural noise.
  • the width of the rear boards (9) is substantially equal to 210 mm and their thickness substantially equal to 58 mm.
  • the wooden floor (14) has a thickness substantially equal to 22 mm. These very simple structures can be manufactured in modules with a width allowing manual or mechanized carrying. The complete panel is then constructed by juxtaposition of several basic modules of constant width (for example substantially 1 m in width).
  • the noise canceling structure (26) of a fifth embodiment, shown in Figures 11 and 12, is substantially similar to the noise canceling structure (23) of the fourth embodiment described above.
  • Each of the boards of the first set of rear boards (9) or of the second set of front boards (12) is made up of two portions (27 and 28) joined together. These two portions (27 and 28) can be in laminated boards or in agglomerated panels or equivalent.
  • solid planed boards are often the most economical raw material.
  • the structures can be made with glued boards (duo, glued laminated wood) or plywood type panels or particle boards or with other materials other than wood (plastic, glass, sheet metal or others. ..).
  • a sixth embodiment of the noise reduction structure shown in a sixth embodiment of the noise reduction structure, shown in
  • this structure (29) is in the form of a composite wood-concrete structural panel.
  • the structure (29) comprises a first set of rear boards (9).
  • the rear boards (9) are mutually parallel and are arranged on their rear edge (3), having their longitudinal axis (L) parallel to the plane of the structure (29).
  • the rear boards (9) are thus oriented towards the source area, from which the sound waves originate towards the front of the structure (29).
  • the rear boards (9) are regularly separated from each other by a first series of free spaces (11).
  • a second set of front boards (12) is provided parallel to the first set of rear boards (9), the front boards (12) being positioned between each of the rear boards (9) being offset towards the noise source towards the 'front of the structure (29).
  • the front boards (12) are regularly separated from each other by an Hebrew space (13).
  • the static height of the structure (29) is increased by the offset.
  • the rear and front boards (9 and 12) are all separated by spacers
  • a shear connector (31) is inserted into a notch of corresponding thickness formed by a saw cut in each of the boards of the first set of rear boards (9), or even in the strips of sound absorbent (17), transversely by relative to their longitudinal axis (L) and in the plane of the structure (29).
  • the section may be mixed in wood - concrete, with the wood acting in traction, and the concrete acting in compression.
  • a layer of concrete (32) is therefore poured into the free spaces (11) between the rear boards (9), to form a slab.
  • the concrete (32) will come up to the acoustic absorbent (17).
  • the connector (31) working to resist the shear flow of the composite section.
  • the shear connector (31) strengthens the cohesion of the wood with the concrete of the layer (32).
  • the number of these connectors (31) is studied as a function of the shear forces to be used in order to make the mixed wood - concrete section work fully.
  • transverse connector (31) metal rod, board or transverse slat, etc.
  • the shear connector (31) is used close to the supports (maximum shear flow) for slabs in a single span, bearing on two supports.
  • Six different embodiments of connectors for the sixth embodiment have been shown in Figures 15 to 20.
  • the connector of Figure 16 is in the form of a thin sheet having an inverted L-shaped section (33).
  • the connector of Figure 17 is in the form of a thin sheet having a profile (34) with a wing protruding laterally (35).
  • the connector of Figure 18 is in the form of a thin sheet with a T-profile (36).
  • the rear rib of the inverted L (33) or T (36) profile or the wing (35) has holes (35a) to allow the rear boards (9) to be screwed onto the rear edge (3).
  • This horizontal rib stiffens the sheet metal of the connector (33, 34 and 36) which can then accept higher thrusts from the concrete of the layer (32). This screwing can take up transverse tensile forces from the concrete block (32) relative to the wooden block, more particularly at mid-span.
  • Perforations (37) were made in the sheet metal of the shear connectors (31, 33, 34 and 36) to allow the concrete and its aggregates to flow through these perforations (37) to completely block the free spaces ( 11) between the rear boards (9). After setting, the concrete (32) will thus be completely blocked by these connectors (31, 33, 34 and 36) and the connection of the concrete to the wooden structure will be perfect with total efficiency.
  • a seventh embodiment of the noise canceling structure is substantially similar to the noise canceling structure (29) of the sixth embodiment described above.
  • the forces on the slab are reversed with traction in the concrete of the layer (32) and compression in the wood of the boards rear and front (9 and 12).
  • the two shear connectors (39) placed on either side of the support are completed by bolted metal threaded rods (41) taking up the efforts of traction.
  • the connectors of Figures 19 and 20 have perforations (42) to allow anchoring of the threaded rods (41).
  • the threaded rods (41) are positioned at the free spaces (11) between two rear boards (9) and are embedded in the concrete layer (32).
  • this structure (43) uses a principle substantially similar to that of the third embodiment.
  • the structure (43) is constructed with regular alternation of wide rear boards (9) and thin offset boards (44). Between the wide rear boards (9) and the offset fine boards (44) are provided spacers (6) creating the spacing.
  • the thin boards (44) have a width less than or equal to their thickness with respect to the wide rear boards (9).
  • the structure (43) is open so as to allow sounds to penetrate through the gills (19) created by the spacing of the boards (9 and 44).
  • the offset fine planks (44) are strips of an acoustic absorbent (17).
  • the forward shift of the thin boards (44) is provided so that the strips of sound absorbent (17) are flush with the rear edges (3) of the wide rear boards (9).
  • the structure (43) comprises boards offset vertically or of different widths (44), to create a niche trap sounds. Then, the horizontal spacing of the boards (9 and 44) close the gills (19), creates another level of sound trap. Finally, behind the thin board (44), an insulating strip (17) absorbs the sounds that have entered the hearing (19).
  • the width of the rear boards (9) is substantially equal to 80 mm and their thickness substantially equal to 58 mm.
  • the width of the offset fine boards (44) is substantially equal to 20 mm and their thickness substantially equal to 58 mm.
  • the spacers (6) have a square section substantially equal to 20 mm.
  • the width of the insulating strips (17) is substantially equal to 98 mm and their thickness substantially equal to 30 mm.
  • the acoustic function of the panel will be optimized by varying the following four adjustment parameters: - the thickness of the boards (44), giving the first level of absorption, with wide openings for low frequencies (thickness of the board (44) plus thickness of the spacer (6)) the offset of the spacer (6) relative to the upper board, knowing that for a non-structural corrector, the spacer (6) can be omitted; the width of the hearing (19), given by the thickness of the spacer (6) or horizontal offset of the boards; and - the absorbent (17), and its microstructural definition, that is to say its density, its exposed surface or its profile and its own composition.
  • the panel improves in the low frequency range, from 50 Hz to 1000 Hz.
  • the panel improves in the high frequency range , from 500 Hz to 2000 Hz.
  • these four parameters will be changed in one direction or the other.
  • the noise canceling structure (46) of a ninth embodiment, shown in Figure 24, is substantially similar to the noise canceling structure (43) of the eighth embodiment described above. Only two crosspieces (47) are inserted parallel to the plane of the structure (46) and perpendicular to the longitudinal axis (L) of the boards (9 and 44), in a notch cut in the edge of each of the rear boards (9) . The rear edge (18) of all the thin boards (44) is pressed against the crosspiece (47).
  • This crosspiece (47) makes in this way a mechanical connection between the wide rear planks (9) and the thin planks (44) which remain separated from each other to create the gills (19), the structure (46) does not no longer requiring the presence of spacers.
  • the strips of an acoustic absorbent (17) are flush with the rear edges (3) of the wide rear boards (9), as well as the rear surface of the crosspiece (47).
  • Figure 25 is substantially similar to the noise canceling structure (46) of the ninth embodiment described above.
  • the thin boards (49) have a section in the shape of a swallow's tail.
  • the openings (19) have in this way a small area entrance leading to a larger underlying volume.
  • the gills (19) function as a vacuum cavity which better absorbs sound waves.
  • this structure (51) has an alternation of wide rear planks (9) and thin planks not offset in swallow tail (49) and three connecting crosspieces (47). These crosspieces (47) are pressed against the rear edges (3) of the wide rear boards (9) and of the thin boards not offset in the swallow tail (49) all arriving at the same level. Between the crosspieces (47) are provided two layers of sound absorbent (7), of the same thickness as the crosspieces (47) and fixed on the rear edges (3) of the wide rear planks (9) and of the thin planks not offset in swallow tail (49).
  • the noise canceling structure (52) of a twelfth embodiment, shown in Figures 27 and 28, is substantially similar to the noise canceling structure (43) of the eighth embodiment described above.
  • the edges (53), of the planks (9 and 44) of the alternating planks, facing the noise source zone, are provided with grooves grooved in the longitudinal direction (L).
  • This absorbent profile (53) of the boards may only be provided on the wide rear board (9), the sounds entering the free space (11) at the front of the thin board (44) being already partially trapped.
  • the thirteenth and fourteenth embodiments are in the field of noise barriers for roads, highways, railways and airports.
  • the principle of this acoustic structure can be advantageously adapted to an acoustic screen for the sound of road traffic and the acoustic protection of inhabited areas close to the motorized transport network.
  • the first additional characteristic is that of durability with respect to the weather, either by chemical treatments of the wood in autoclave with metal salts (more penalizing from an ecological point of view to the destruction of the panel), or by a design being it -even constructive protection against the weather.
  • the second additional characteristic is that of presenting in the upper part of the structure a construction which reduces the effect of a rebounding noise wave on the upper line of the structure.
  • the noise canceling structure (54) of the thirteenth embodiment, shown in Figures 29 and 30, comprises a first set of rear boards (9).
  • the rear boards (9) are mutually parallel and are arranged on their rear edge (3), having their longitudinal axis (L) parallel to the plane of the structure (54).
  • the rear planks (9) are thus oriented towards the source area, from which come sound waves towards the front of the structure (54).
  • the rear boards (9) are regularly separated from each other by a free space.
  • a second set of front boards (12) is provided parallel to the first set of rear boards (9), the front boards (12) being positioned between each of the rear boards (9) being offset towards the noise source towards the 'front of the structure (54).
  • the front boards (12) are regularly separated from each other by a free space (13). The static height of the structure (54) is thus increased by the offset.
  • the rear and front boards (9 and 12) are all separated by spacers (6) which ensure cohesion and mechanical attachment of all the boards (9 and 12) to each other, as well as maintaining free spaces to their determined width.
  • the free space between the rear boards (9) is completely filled with an acoustic absorbent material (56).
  • the rear and front planks (9 and 12) are inclined downwards towards the ground to promote the flow of water on the front face of the structure (54), in order to avoid water infiltration as much as possible.
  • the acoustic absorbent (56) The water trapped in the acoustic absorbent (56) would increase its density and cause it to lose its acoustic properties.
  • the board incorporates a negative profile like a drop of water, to drop the water arriving on the edge at the front of the board. Sealing pieces (57) are also positioned on the sound absorbing material (56) and are flush with the rear edges (3) of the non-offset rear boards (9).
  • this structure (58) comprises a set of rear boards (9) and a set of boards shifted forward (59).
  • the front boards (59) are directly joined to the rear boards (9) to form couples in a similar manner to the portions of the fifth embodiment.
  • a spacer (6) is provided between two pairs of rear (9) and front (59) boards. The free space between the rear boards (9) behind the front boards (59) is completely filled with an acoustic absorbent material (56).
  • the structure (58) is fixed to its support (61) by interfacing between the support (61) and the absorbing structure an elastomer damping washer (62), allowing the structure (58) to compress against its support (61).
  • These pieces of material flexible are positioned on the rear edges (3) of the non-offset rear boards (9). This creates a mass - spring - mass system, which functions like a Helmotz resonator.
  • a water tightness will be developed over the entire surface, to protect the absorbent (56).
  • This protection can be made of tar paper, polyethylene film (thermoplastic polymer), sheet metal, or other. Particular attention will be paid to the connection of the sealing strips, so that these connections are also waterproof.
  • a roof (63) is placed on the structure (58). For reasons of efficiency on the wave effect, this roof (63) has an overhang in relation to the exposed face of the structure (58). This has the effect of returning the wave of sound waves towards the interior of the road, rather than letting it bounce off the crest of the structure (58). To fragment this wave and break its potential energy, this roof (63) develops a horizontal profile in a broken line, which has the consequence of breaking the wave at each positive or negative edge of the horizontal broken line.
  • This roof (63) is held by a stabilization arm (64) and it is adjustable in inclination as a function of the length of this arm (64).
  • the length and inclination of this wooden roof (63) are adjusted on the basis of criteria such as protection against rain on the front face of the structure (58), the return of the wave of sound waves more or less high on the road (more open in the case of very steep roads and more closed for flat reliefs), and the architectural desire for integration into the site.
  • the acoustic screen also works without a roof, but its efficiency is then lower, as well as its durability, even with timber treated in autoclave with chemical treatment in the mass.
  • the present invention is not limited to the embodiments described and illustrated. Many modifications can be made without departing from the framework defined by the scope of the set of claims.

Description

STRUCTURE ANTIBRUIT
La présente invention concerne une structure acoustique destinée à atténuer, à absorber et/ou à faire écran au bruit. La présente invention se rapporte à une plaque formée à partir d'une telle structure acoustique antibruit. La présente invention concerne également un plafond ou des murs d'une salle ou encore un écran extérieur antibruit équipé à partir d'une telle structure acoustique antibruit.
D'une façon générale, le bruit constitue l'un des paramètres de confort qui est assez souvent négligé. L'urbanisation, l'explosion du trafic routier, la densification de l'habitat à plusieurs étages sont autant de développements qui génèrent un environnement de plus en plus bruyant. Dans les locaux industriels, les chaînes automatisées de production sont également de plus en plus plus bruyantes.
Dans le domaine de la construction, et plus spécialement dans les bâtiments d'habitation (villa, immeuble), dans les bâtiments ouverts au public, dans les bâtiments commerciaux ou encore dans les locaux industriels, les constructions doivent répondre à des normes acoustiques, afin de rendre environnement de vie privée ou professionnelle plus confortable et moins fatigant.
Etat de la technique
L'amélioration de l'environnement d'un point de vue acoustique est en principe traitée par des panneaux surfaciques plaqués sur ou contre les structures des bâtiments. Ces panneaux sont en matériaux mous et poreux. Le bois est très souvent utilisé avec, par exemple, les panneaux de fibres (densité sensiblement égale à 0,1), les panneaux de liège ou encore des panneaux micro-perforés à base de fibres de bois.
Ces éléments de construction sont rapportés sur les surfaces existantes de béton ou de métal. Ils peuvent donc être vus comme des panneaux correcteurs acoustiques. Ces panneaux acoustiques sont de faible épaisseur, et ils offrent une surface lisse, à l'exception des perforations. Leurs caractéristiques d'absorption du bruit aérien varient en fonction de la densité du panneau (un panneau moins dense sera plus mou et absorbera donc mieux), et de la taille et du nombre des perforations qui sont autant de portes piégeant les sons de haute fréquence. Etant donné leur configuration surfacique homogène, ces panneaux correcteurs sont très bons pour l'absorption des hautes fréquences, dans la gamme 1200 Hz à 4000 Hz.
Cependant, ils ne sont pas assez structurés au niveau de la surface pour être efficace dans un domaine plus basse fréquence, par exemple de 50 Hz à 1200 Hz. Un panneau homogène simple ne peut être qu'un correcteur limité, parce qu'il a une surface lisse. En outre, ces panneaux contiennent beaucoup de colle ou de composés organiques volatils, ce qui n'est pas idéal d'un point de vue environnement.
On connaît également d'après les documents FR- 1.064.968, WO- 00/ 61.888 et US- 4.244.439 des structures antibruit réalisées en un matériau continu et homogène. Ces structures présentent des séries de lames parallèles, formant des séries de canaux parallèles borgnes avec leur fond arrière ou leur paroi latérale.
Cependant, ces structures présentent l'inconvénient de constituer des masses monolithiques engendrant des vibrations supplémentaires parasites. En outre de part leur conception, ces structures peuvent très difficilement s'adapter, tant sur le plan dimensionnel que sur le plan structurel, aux surfaces qu'elles recouvrent et aux caractéristiques des ondes sonores qu'elles sont chargées d'absorber.
Résumé de l'invention
L'un des principaux problèmes qui se pose est celui de pouvoir mettre au point une structure contre les nuisances acoustiques d'une source de bruit située dans la même zone de l'espace. Un deuxième problème est de réussir à trouver un panneau structurel acoustique ou des parois de séparation destinées à protéger l'environnement, intégrant différentes échelles de construction pour avoir une efficacité large bande, et donc convenir dans une multitude d'environnement, du privé au commercial, des bureaux aux usines de production. Un troisième problème est de prévoir un panneau efficace sur toute la bande de fréquences, des basses fréquences de 50 Hz à 400 Hz jusqu'aux hautes fréquences de plus de 1600 Hz à 10 kHz.
Une structure, définissant un plan, est destinée à l'absorption ou à la correction acoustique d'ondes sonores, dans la gamme des fréquences audibles entre 50 Hz et 10 kHz, provenant d'une zone source d'ondes sonores. Conformément à l'invention, la structure est caractérisée en ce qu'elle comprend : - un ensemble de planches, parallèles entre elles, disposées sur chant, avec leur axe longitudinal parallèle au plan de la structure, orientées en direction de la zone source et séparées les unes des autres par un espace libre, et - un ensemble d'éléments d'écartement, réalisant une solidarisation entre lesdites planches et destiné à maintenir les espaces libres.
Autrement dit, la structure présente une configuration tridimensionnelle qui permet de créer des pièges pour les ondes sonores. Ces pièges sont sous la forme d'ouïes ou de cavités captatives des sons, qui sont maintenues grâce à des écarteurs. Les planches créent une première configuration bidimensionnelle et les éléments d'écartement rajoutent une dimension supplémentaire au fond des ouïes.
Les caractéristiques fonctionnelles de cette structure à base de planches et d'éléments d'écartement en bois sont d'être, à la fois d'ordre structurel et correctrice acoustique. La structure cumule donc les deux fonctions pour être utilisée comme dalle ou comme mur porteur, ou comme simple correcteur non structurel rapporté sur la structure déjà existante. Ces constituants en bois peuvent être assemblés sans colle, juste avec des vis ou des clous.
Le principe physique de base est de créer un système masse - ressort - masse pouvant vibrer et absorber l'énergie élevée des basses fréquences. Pour mettre en oeuvre ce principe, il faut développer une structure suffisamment rigide pour vibrer comme un mur ou une paroi. Les planches sont assemblées afin de former un système semi-rigide, chaque planche et chaque élément pouvant vibrer par eux-mêmes et absorber ainsi beaucoup plus de basse fréquences, par rapport aux structures monolithes de l'état de la technique. De plus, sur sa surface exposée aux bruits, différentes échelles de complexité doivent être retrouvées, de façon à augmenter l'efficacité de la structure sur une large bande de fréquences.
Afin de réaliser une solidarisation de l'ensemble de planches entre-elles, et dans une première variante de réalisation, l'ensemble d'éléments d'écartement peut comprendre un ensemble d'entretoises. Chacune des entretoises peut être coincée dans l'espace libre entre chacune des planches. De cette manière, chacune des entretoises peut réaliser une connexion mécanique entre ces planches. Cependant, et afin de créer des séries de cavités formant des pièges à sons, les entretoises présentent une longueur inférieure à celle des planches constitutives.
Afin de réaliser une solidarisation de l'ensemble de planches entre-elles, et dans une deuxième variante de réalisation, l'ensemble d'éléments d'écartement peut comprendre une ou plusieurs traverses insérées dans chacune des planches de l'ensemble de planches. Cette traverse peut être placée parallèlement au plan de la structure et perpendiculairement à l'axe longitudinal des planches, réalisant de cette manière une connexion mécanique entre lesdites planches.
Pour une réalisation de certains plafonds plus discrets, les planches peuvent être toutes à la même hauteur, avec un espace et un isolant absorbant à l'arrière, la structure pouvant comprendre une couche d'un absorbant acoustique. Le correcteur acoustique peut être simple, sans ouïe et sans isolant, son efficacité étant alors plus faible Cette couche continue est positionnée parallèlement au plan de la structure sur les chants opposés à la zone source de l'ensemble de planches, c'est-à-dire à l'arrière de la structure.
Dans plusieurs modes de réalisation avantageux, et afin de créer différents niveaux de cavités formant des pièges à sons, certaines des planches peuvent être décalées par rapport à d'autres planches non décalées de l'ensemble de planches. Ces planches décalées sont alors ordonnées de manière alternative et selon un motif régulier. Ces planches sont décalées perpendiculairement par rapport au plan de la structure, et en direction de la zone source, c'est-à-dire vers l'avant de la structure.
Afin d'améliorer encore son efficacité, la structure peut comprendre des bandes d'absorbant acoustique qui vont être positionnées parallèlement au plan de la structure sur les chants opposés à la zone source des planches décalées et entre les planches non décalées de l'ensemble de planches. En système de dalle haute performance, il peut être avec ouïe, sans absorbant ou avec absorbant.
Afin de faciliter sa manipulation et/ou son montage et son accrochage contre un support, la structure peut comprendre un panneau en bois positionné parallèlement au plan de la structure et positionné sur les chants opposés à la zone source de l'ensemble de planches, c'est-à-dire à l'arrière de la structure. Dans un autre mode de réalisation, la structure peut en outre comprendre une chape en béton positionnée sur le panneau en bois. Sur un plancher, un panneau peut être suffisant. Mais une chape de béton peut être ajoutée pour améliorer l'absorption du bruit solidien. Par béton, on entend tout matériau à base de liant hydraulique.
Pour améliorer la reprise des efforts de cisaillement des planches entre-elles, la structure peut comprendre au moins un connecteur supplémentaire inséré dans les planches non décalées de V ensemble de planches parallèlement au plan de la structure et perpendiculairement à l'axe longitudinal des planches. Pour effectuer des reprises de traction entre connecteurs, la structure peut comprendre au moins une tige reliant mécaniquement au moins deux connecteurs, positionnée parallèlement au plan de la structure et parallèlement à l'axe longitudinal entre les planches non décalées de l'ensemble de planches. La structure peut comprendre une couche de béton coulée sur les bandes d'absorbant acoustique positionnées parallèlement au plan de la structure et entre les planches non décalées de l'ensemble de planches, pour réaliser une véritable dalle d'un seul tenant.
Dans un autre mode de réalisation encore, les planches décalées peuvent être disposées de sorte que les bandes d'absorbant acoustique positionnées parallèlement au plan de la structure sur les chants opposés à la zone source des planches décalées et entre les planches non décalées de l'ensemble de planches viennent affleurer les chants opposés à la zone source des planches non décalées de l'ensemble de planches, c'est-à- dire à l'arrière de la structure. Pour permettre une installation de la structure en plein air, à titre de mur antibruit pour des routes, autoroutes et aéroports, des pièces d'étanchéité peuvent être positionnées sur les bandes d'absorbant acoustique et viennent affleurer les chants opposés à la zone source des planches non décalées de l'ensemble de planches, c'est-à- dire à l'arrière de la structure. Pour empêcher des vibrations parasites des planches, des pièces d'amortissement en un matériau souple peuvent être positionnées sur les chants opposés à la zone source des planches non décalées de l'ensemble de planches, c'est-à- dire à l'arrière de la structure.
Dans un mode de réalisation, certaines des planches, ordonnées de manière alternative selon un motif régulier, peuvent présenter de manière favorable une largeur inférieure ou égale à leur épaisseur par rapport à d'autres planches de l'ensemble de planches. Dans une variante de réalisation, les planches à largeur inférieure ou égale à leur épaisseur peuvent présenter une section en forme de queue d'hirondelle, afin de créer une cavité formant des pièges à sons avec un volume important mais une entrée à faible superficie, générant une zone en dépression pour plus d'absorption sonore.
Pour modifier les réflexions des ondes sonores sur la structure, les chants, faisant face à la zone source, c'est-à-dire à l'avant de la structure, des planches de l'ensemble de planches, peuvent être cannelés. Pour utiliser tous types de matériaux, les planches de l'ensemble de planches peuvent être reconstituées à partir d'au moins deux portions.
Dans une variante, les portions des planches peuvent être assemblées de manière décalée les unes par rapport aux autres en direction de la zone source, c'est-à-dire vers l'avant de la structure. Les planches de l'ensemble de planches peuvent présenter une inclinaison. Les planches peuvent être orientées vers le sol comme abat-son ainsi que pour évacuer l'eau de pluie dans le cas de l'utilisation de la structure en tant que mur antibruit exposé aux intempéries à l'extérieur.
Une plaque ou une dalle peut être formée à partir d'une structure antibruit telle que décrite ci-dessus. Une utilisation d'une structure antibruit telle que décrite ci-dessus peut être prévue en agençant la structure aux murs et/ou au plafond d'une salle ou encore comme écran antibruit à l'extérieur.
Description des dessins
L'invention sera bien comprise et ses divers avantages et différentes caractéristiques ressortiront mieux lors de la description suivante de l'exemple non limitatif de réalisation, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
- les Figures 1 à 3 représentent respectivement une vue en perspective arrière, une vue latérale et une vue plane avant d'un premier mode de réalisation de la structure antibruit conformément à l'invention ; - les Figures 4 et 5 représentent respectivement une vue en perspective avant et une vue latérale d'un deuxième mode de réalisation de la structure antibruit conformément à l'invention ;
- les Figures 6 à 8 représentent respectivement une vue en perspective avant, une vue latérale et une vue plane avant d'un troisième mode de réalisation de la structure antibruit conformément à l'invention ;
- les Figures 9 et 10 représentent respectivement une vue en perspective avant et une vue latérale d'un quatrième mode de réalisation de la structure antibruit conformément à l'invention ; - les Figures 11 et 12 représentent respectivement une vue en perspective avant et une vue latérale d'un cinquième mode de réalisation de la structure antibruit conformément à l'invention ;
- les Figures 13 et 14 représentent respectivement une vue en perspective écorchée arrière et une vue latérale écorchée d'un sixième mode de réalisation de la structure antibruit conformément à l'invention ;
- les Figures 15 à 20 représentent une vue en perspective de six réalisations différentes de connecteurs pour le sixième mode de réalisation selon la Figure 13 ;
- la Figure 21 représente une vue en perspective écorchée arrière d'un septième mode de réalisation de la structure antibruit conformément à l'invention ;
- les Figures 22 et 23 représentent respectivement une vue en perspective écorchée avant et une vue latérale d'un huitième mode de réalisation de la structure antibruit conformément à l'invention ;
- les Figures 24 à 26 représentent chacune une vue en perspective arrière d'un neuvième, d'un dixième et d'un onzième mode de réalisation de la structure antibruit conformément à l'invention ;
- les Figures 27 et 28 représentent respectivement une vue en perspective avant et une vue latérale d'un douzième mode de réalisation de la structure antibruit conformément à l'invention ; - les Figures 29 et 30 représentent respectivement une vue en perspective partielle latérale avant et une vue latérale d'un treizième mode de réalisation de la structure antibruit conformément à l'invention ; et
- les Figures 31 et 32 représentent respectivement une vue en perspective du dessus et d'un une vue latérale quatorzième mode de réalisation de la structure antibruit conformément à l'invention.
Description détaillée
Les principaux modèles de construction pour des panneaux correcteurs de bureaux ou d'habitation, des dalles et/ou des murs autoportants sont illustrés ci-après. Dans un premier mode de réalisation de la structure antibruit, représenté en Figures 1 à 3, cette structure (1) se présente sous la forme d'un panneau correcteur non structurel, pouvant être fixé au support, tel que plafond ou mur. La structure antibruit (1) comprend un ensemble de planches (2). Les planches (2) sont parallèles entre elles et définissent un plan (P) pour la structure (1).
Les planches (2) sont disposées sur leur chant arrière (3), en présentant leur axe longitudinal (L) parallèle au plan (P) de la structure (1). Les planches (2) sont ainsi orientées en direction de la zone source (S), de laquelle proviennent les ondes sonores
(O) en direction de l'avant de la structure (1). Les planches (2) sont régulièrement séparées les unes des autres par un espace libre (4).
Les planches (2) sont toutes séparées par des entretoises (6) ou planche espaceur, se présentant le plus souvent sous la forme d'un bloc en contreplaqué, en bois massif ou en d'autres équivalents encore. Les entretoises (6) assurent une cohésion et une solidarisation mécanique des planches (2) entre-elles, ainsi qu'un maintien des espaces libres (4) à leur largeur déterminée. Trois séries d' entretoises (6) ont été utilisées dans le mode de réalisation selon la Figure 3, avec deux séries coincées à chacune des extrémités et une série se trouvant au centre de la structure (1). A l'arrière de la structure antibruit (1), est disposée une couche d'un matériau absorbant acoustique (7). L'absorbant acoustique (7) présente généralement une faible densité, de l'ordre de 0,05. L'absorbant acoustique (7) est choisi par exemple parmi les matériaux suivants, seuls ou en mélange, de type laine de roche, fibres de bois à faible densité, à base de tiges de chanvre, de caoutchoucs recyclés, de vieux papiers soufflés, de laine de verre, de billes d'argile, de polystyrène alvéolé ou d'autres encore. Cette couche d'absorbant acoustique (7) est solidarisée par exemple par collage sur les chants arrières (3) des planches (2). Cette structure s'avère très efficace sur une large bande. Elle est construite avec des planches standards et donc très économiques. En fonction des caractéristiques structurelles exigées, cette structure de base pourra être adaptée. Dans un deuxième mode de réalisation de la structure antibruit, représenté en
Figures 4 et 5, cette structure (8) se présente sous la forme d'un panneau structurel. La structure (8) comprend un premier ensemble de planches arrières (9). Les planches arrières (9) sont parallèles entre elles et sont disposées sur leur chant arrière (3), en présentant leur axe longitudinal (L) parallèle au plan de la structure (8). Les planches arrières (9) sont ainsi orientées en direction de la zone source, de laquelle proviennent les ondes sonores en direction de l'avant de la structure (8). Les planches arrières (9) sont régulièrement séparées les unes des autres par une première série d'espaces libres (H). Un deuxième ensemble de planches avants (12) est prévu parallèle au premier ensemble de planches arrières (9), les planches avants (12) étant positionnées entre chacune des planches arrières (9) en étant décalées en direction de la source de bruit vers l'avant de la structure (8). Les planches avants (12) sont régulièrement séparées les unes des autres par un espace libre (13). La hauteur statique de la structure (8) est augmentée par le décalage.
Les planches arrières et avants (9 et 12) sont toutes séparées par des entretoises (6) qui assurent une cohésion et une solidarisation mécanique de la totalité des planches (9 et 12) entre-elles, ainsi qu'un maintien des espaces libres (11) à leur largeur déteiminée. Des ouïes d'accès à l'espace hbre arrière (11) sont ainsi crées. Pour réaliser la dalle structurelle autoporteuse correspondante, une plaque en bois (14) est solidarisée à l'arrière de la structure (8) sur les chants arrière (3) des planches arrières (9) du premier ensemble. Cette plaque en bois (14) peut constituer un sol pour une salle exploitée. La structure antibruit (16) d'un troisième mode de réalisation, représenté en
Figures 6 à 8, est sensiblement analogue à la structure antibruit (8) du deuxième mode de réalisation décrit ci-dessus. Pour des exigences plus importantes en terme d'absorption acoustique, de l'absorbant acoustique a été rajouté sous forme de bandes (17) positionnées dans l'espace hbre (11) du premier ensemble de planches arrières (9). Les bandes (17) sont collées sur chacun des chants arrières (18) des planches avants (12) du deuxième ensemble décalé ainsi que sur les entretoises (6).
Dans le cas des deuxième et troisième modes de réalisation pour une dalle par exemple (voir Figure 8), des ouïes (19) générant un accès aux espaces libres (11) entre les planches arrières (9) du premier ensemble sont obtenues par les entretoises (6). Pour des raisons structurelles de glissement de la section composée des planches (9 et 12) par l'effet des flux de cisaillement quand la structure est fléchie (dalle en flexion), les ouïes (19) sont interrompues en arrivant vers les appuis de la structure (8 et 16), à environ un cinquième de la longueur de portée à partir de l'appui. La structure (8 et 16) comprend ainsi des entretoises plus longues (21) pour la reprise de cisaillement. Cette interruption des ouïes (19) permet de bien résister aux efforts de cisaillement avec des liaisons (22) calculées à cet effet, fixant mécaniquement ensemble les planches (9 et 12) et l'entretoise (21) sans diminuer la fonction acoustique de la structure (8 et 16). En effet, près des murs, les sons sont déjà partiellement atténués par leur réverbération sur l'angle dalle -mur. La source de bruit est sensiblement plus faible par comparaison avec le centre de la dalle.
La structure antibruit (23) d'un quatrième mode de réalisation, représenté en Figures 9 et 10, est sensiblement analogue à la structure antibruit (16) du troisième mode de réalisation décrit ci-dessus. Quand ces structures absorbantes acoustiques, déjà décrites ci-dessus, sont utilisées comme des dalles, avec des habitations ou des bureaux se trouvant sur la dalle, la structure (23) doit avoir la fonction d'absorbeur acoustique pour le son aérien, au niveau du plafond inférieur, plus la fonction d'absorbeur du bruit solidien (bruit d'impact comme celui des talons, etc.) au niveau du sol ou plancher supérieur.
La physique des sons solidiens montre que pour absorber ce bruit d'impact, il faut également un système de type masse - ressort - masse, comme pour les basses fréquences aériennes. Dans ce cas, le concept de la structure évoluera favorablement vers la rnixité bois — béton ou encore bois - matériau lourd, par exemple de type brique d'argile, plâtre, matériaux à base de chaux ou d'autres encore. Par exemple, une couche de béton (24) est coulée sur la plaque en bois (14) solidarisée à l'arrière de la structure (23). Ce béton est ainsi posé en couche flottante (24) sur le plancher bois (14), de type chape. Cette chape de béton (24) peut constituer une dalle pour un plancher (14) et absorber le bruit solidien. A titre d'exemple uniquement, la largeur des planches arrières (9) est sensiblement égale à 210 mm et leur épaisseur sensiblement égale à 58 mm. Le plancher bois (14) présente une épaisseur sensiblement égale à 22 mm. Ces structures très simples peuvent être fabriquées en modules ayant une largeur permettant le portage manuel ou mécanisé. Le panneau complet est alors construit par juxtaposition de plusieurs modules de base de largeur constante (par exemple sensiblement de 1 m de largeur).
La structure antibruit (26) d'un cinquième mode de réalisation, représenté en Figures 11 et 12, est sensiblement analogue à la structure antibruit (23) du quatrième mode de réalisation décrit ci-dessus. Chacune des planches du premier ensemble de planches arrières (9) ou du deuxième ensemble de planches avants (12) est constituée en deux portions (27 et 28) assemblées l'une à l'autre. Ces deux portions (27 et 28) peuvent être en planches contrecollées ou en panneaux agglomérés ou équivalents. Pour la fabrication des structures correctrices acoustiques, les planches massives rabotées constituent la matière première souvent la plus économique. Mais les structures peuvent être réalisées avec des planches collées (duo, bois lamelle collé) ou des panneaux de type contreplaqué ou des panneaux de particules ou encore avec d'autres matériaux différents du bois (plastique, verre, tôle ou d'autres encore ...). Dans un sixième mode de réalisation de la structure antibruit, représenté en
Figures 13 et 14, cette structure (29) se présente sous la forme d'un panneau structurel mixte bois - béton. La structure (29) comprend un premier ensemble de planches arrières (9). Les planches arrières (9) sont parallèles entre elles et sont disposées sur leur chant arrière (3), en présentant leur axe longitudinal (L) parallèle au plan de la structure (29). Les planches arrières (9) sont ainsi orientées en direction de la zone source, de laquelle proviennent les ondes sonores en direction de l'avant de la structure (29). Les planches arrières (9) sont régulièrement séparées les unes des autres par une première série d'espaces libres (11).
Un deuxième ensemble de planches avants (12) est prévu parallèle au premier ensemble de planches arrières (9), les planches avants (12) étant positionnées entre chacune des planches arrières (9) en étant décalées en direction de la source de bruit vers l'avant de la structure (29). Les planches avants (12) sont régulièrement séparées les unes des autres par un espace Hbre (13). La hauteur statique de la structure (29) est augmentée par le décalage. Les planches arrières et avants (9 et 12) sont toutes séparées par des entretoises
(6) qui assurent une cohésion et une solidarisation mécanique de la totalité des planches (9 et 12) entre-elles, ainsi qu'un maintien des espaces libres (11) à leur largeur déterminée. Un connecteur de cisaillement (31) est inséré dans une entaille d'épaisseur correspondante ménagée par un trait de scie dans chacune des planches du premier ensemble de planches arrières (9), voire dans les bandes d'absorbant acoustique (17), transversalement par rapport à leur axe longitudinal (L) et dans la plan de la structure (29).
Pour de plus grandes portées de la structure (29), la section pourra être mixte en bois - béton, avec le bois agissant en traction, et le béton agissant en compression. Une couche de béton (32) est donc coulée dans les espaces libres (11) entre les planches arrières (9), pour constituer une dalle. Dans ce cas, le béton (32) viendra jusque sur l'absorbant acoustique (17). Pour que la section composée soit efficace, il faudra interposer le connecteur (31) travaillant pour résister au flux de cisaillement de la section composée. Le connecteur de cisaillement (31) renforce la cohésion du bois avec le béton de la couche (32). Le nombre de ces connecteurs (31) est étudié en fonction des efforts de cisaillement à reprendre pour faire pleinement fonctionner la section mixte bois - béton. Mais tout type de connecteur transversal (31) pourra être utilisé (tige métallique, planche ou latte transversale, etc.). Le connecteur de cisaillement (31) est utilisé proche des appuis (flux de cisaillement maximal) pour des dalles en une seule travée, portant sur deux appuis. Six réalisations différentes de connecteurs pour le sixième mode de réalisation ont été représentées en Figures 15 à 20. Le connecteur de la Figure 16 se présente sous la forme d'une tôle mince présentant un profilé plié en L inversé (33). Le connecteur de la Figure 17 se présente sous la forme d'une tôle mince présentant un profilé (34) avec une aile en excroissance latérale (35). Le connecteur de la Figure 18 se présente sous la forme d'une tôle mince présentant un profilé en T (36). La nervure horizontale du profilé en L inversé (33) ou en T (36) ou l'aile (35) présente des trous (35a) pour permettre le vissage sur le chant arrière (3) des planches arrières (9). Cette nervure horizontale rigidifie la tôle du connecteur (33, 34 et 36) qui pourra alors accepter des poussées plus élevées du béton de la couche (32). Ce vissage pourra reprendre des efforts de traction transversale du bloc béton (32) par rapport au bloc bois, plus spécialement à mi-travée.
Des perforations (37) ont été ménagées dans la tôle des connecteurs de cisaillement (31, 33, 34 et 36) pour permettre au béton et à ses granulats de s'écouler dans ces perforations (37) pour aller totalement boucher les espaces libres (11) entre les planches arrières (9). Après sa prise, le béton (32) va ainsi d'être complètement bloqué par ces connecteurs (31, 33, 34 et 36) et la liaison du béton à la structure bois va être parfaite avec une efficacité totale.
Un septième mode de réalisation de la structure antibruit, représenté en Figure 21, est sensiblement analogue à la structure antibruit (29) du sixième mode de réalisation décrit ci-dessus. Dans le cas d'une dalle avec une structure (38) en deux travées portant sur trois appuis, les efforts sur la dalle sont inversés avec de la traction dans le béton de la couche (32) et de la compression dans le bois des planches arrières et avants (9 et 12).
Les deux connecteurs de cisaillement (39) placés de part et d'autre de l'appui sont complétés par des tiges filetées métalliques boulonnées (41) reprenant les efforts de traction. Les connecteurs des Figures 19 et 20 présente des perforations (42) pour permettre l'ancrage des tiges filetées (41). Les tiges filetées (41) sont positionnées au niveau des espaces libres (11) entre deux planches arrières (9) et sont noyées dans la couche de béton (32). Dans un huitième mode de réalisation de la structure antibruit, représenté en
Figures 22 et 23, cette structure (43) reprend un principe sensiblement analogue à celui du troisième mode de réalisation. La structure (43) est construite avec une alternance régulière de planches arrières larges (9) et de planches fines décalées (44). Entre les planches arrières larges (9) et les planches fines décalées (44) sont prévues des entretoises (6) créant l'espacement. Les planches fines (44) présentent une largeur inférieure ou égale à leur épaisseur par rapport aux planches arrières larges (9). La structure (43) est ouverte de façon à laisser pénétrer les sons par les ouïes (19) crées par l'espacement des planches (9 et 44).
A l'arrière et sur les chants arrières (18) des planches fines décalées (44) se trouvent des bandes d'un absorbant acoustique (17). Le décalage vers l'avant des planches fines (44) est prévu de sorte que les bandes d'un absorbant acoustique (17) viennent affleurer les chants arrières (3) des planches arrières larges (9). La structure (43) comporte des planches décalées verticalement ou de différentes largeurs (44), pour créer un créneau piège à sons. Ensuite, l'écartement horizontal des planches (9 et 44) ferment les ouïes (19), crée un autre niveau de piège à sons. Enfin, à l'arrière -de la planche fine (44), une bande d'isolant (17) absorbe les sons ayant pénétré dans l'ouïe (19).
A titre d'exemple uniquement, la largeur des planches arrières (9) est sensiblement égale à 80 mm et leur épaisseur sensiblement égale à 58 mm. La largeur des planches fines décalées (44) est sensiblement égale à 20 mm et leur épaisseur sensiblement égale à 58 mm. Les entretoises (6) ont une section carrée sensiblement égale à 20 mm. La largeur des bandes d'isolant (17) est sensiblement égale à 98 mm et leur épaisseur sensiblement égale à 30 mm. La fonction acoustique du panneau sera optimisée en variant les quatre paramètres de réglage suivants : - l'épaisseur des planches (44), donnant le premier niveau d'absorption, avec des ouvertures larges pour les basses fréquences (épaisseur de la planche (44) plus épaisseur de l'entretoise (6)) le décalage de l'entretoise (6) par rapport à la planche supérieure, sachant que pour un correcteur non structurel, l'entretoise (6) peut être supprimée ; la largeur de l'ouïe (19), donnée par l'épaisseur de l'entretoise (6) ou décalage horizontal des planches ; et - l'absorbant (17), et sa définition microstructurelle, c'est-à-dire sa densité, sa surface exposée ou encore son profil et sa composition propre.
Quand on augmente ces quatre dimensions de cette structure, le panneau s'améliore dans la gamme des basses fréquences, de 50 Hz à 1000 Hz. Quand on diminue les quatre dimensions de cette structure, le panneau s'améliore dans la gamme des hautes fréquences, de 500 Hz à 2000 Hz. En fonction des besoins de la construction, ces quatre paramètres seront changés dans un sens ou dans l'autre.
La structure antibruit (46) d'un neuvième mode de réalisation, représenté en Figure 24, est sensiblement analogue à la structure antibruit (43) du huitième mode de réalisation décrit ci-dessus. Seules deux traverses (47) sont insérées parallèlement au plan de la structure (46) et perpendiculairement à l'axe longitudinal (L) des planches (9 et 44), dans une encoche taillée dans le chant de chacune des planches arrières (9). Le chant arrière (18) de toutes les planches fines (44) vient se plaquer contre la traverse (47).
Cette traverse (47) réalise de cette manière une connexion mécanique entre les planches arrières larges (9) et les planches fines (44) qui restent écartées les unes par rapport aux autres pour créer les ouïes (19), la structure (46) ne nécessitant plus la présence des entretoises. Les bandes d'un absorbant acoustique (17) viennent affleurer les chants arrières (3) des planches arrières larges (9), ainsi que la surface arrière de la traverse (47). La structure antibruit (48) d'un dixième mode de réalisation, représenté en
Figure 25, est sensiblement analogue à la structure antibruit (46) du neuvième mode de réalisation décrit ci-dessus. Les planches fines (49) présentent une section en forme de queue d'hirondelle. Les ouïes (19) présentent de cette manière une entrée à faible superficie débouchant sur un volume sous-jacent plus important. Les ouïes (19) fonctionnent comme une cavité en dépression qui absorbe mieux les ondes sonores.
Dans un onzième mode de réalisation de la structure antibruit, représenté en Figure 26, cette structure (51) présente une alternance de planches arrières larges (9) et de planches fines non décalées en queue d'hirondelle (49) et trois traverses de connexion (47). Ces traverses (47) sont plaquées contre les chants arrières (3) des planches arrières larges (9) et des planches fines non décalées en queue d'hirondelle (49) arrivant tous au même niveau. Entre les traverses (47) sont prévues deux couches d'absorbant acoustique (7), de même épaisseur que les traverses (47) et fixées sur les chants arrières (3) des planches arrières larges (9) et des planches fines non décalées en queue d'hirondelle (49).
La structure antibruit (52) d'un douzième mode de réalisation, représenté en Figures 27 et 28, est sensiblement analogue à la structure antibruit (43) du huitième mode de réalisation décrit ci-dessus. Les chants (53), des planches (9 et 44) de l'alternance de planches, faisant face à la zone source de bruit, sont munis de cannelures striées dans le sens longitudinal (L). Avec le champ (53) des planches (9 et 44) ainsi façonné de façon à créer une surface rugueuse, les hautes fréquences vont se réfléchir et s'annuler par télescopage. Ce profilé absorbant (53) des planches pourra n'être prévu que sur la planche arrière large (9), les sons rentrant dans l'espace libre (11) à l'avant de la planche fine (44) étant déjà partiellement piégés. Ces cannelures permettent d'améliorer l'efficacité acoustique de la structure (52).
Les treizième et quatorzième modes de réalisation entrent dans le domaine des parois antibruit pour routes, autoroutes, voies ferrées et aéroports. Le principe de cette structure acoustique peut être avantageusement adapté à un écran acoustique pour le son du trafic routier et la protection acoustique des zones habitées proche du réseau de transport motorisé.
La première caractéristique supplémentaire est celle de la durabilité par rapport aux intempéries, soit par des traitements chimiques des bois en autoclave avec des sels métalliques (plus pénalisant d'un point de vue écologique à la destruction du panneau), soit par une conception étant elle-même une protection constructive contre les intempéries. La deuxième caractéristique supplémentaire est celle de présenter en partie haute de la structure une construction qui réduise l'effet de vague de bruit rebondissant sur la ligne supérieure de la structure.
La structure antibruit (54) du treizième mode de réalisation, représenté en Figures 29 et 30, comprend un premier ensemble de planches arrières (9). Les planches arrières (9) sont parallèles entre elles et sont disposées sur leur chant arrière (3), en présentant leur axe longitudinal (L) parallèle au plan de la structure (54). Les planches arrières (9) sont ainsi orientées en direction de la zone source, de laquelle proviennent les ondes sonores en direction de l'avant de la structure (54). Les planches arrières (9) sont régulièrement séparées les unes des autres par un espace libre.
Un deuxième ensemble de planches avants (12) est prévu parallèle au premier ensemble de planches arrières (9), les planches avants (12) étant positionnées entre chacune des planches arrières (9) en étant décalées en direction de la source de bruit vers l'avant de la structure (54). Les planches avants (12) sont régulièrement séparées les unes des autres par un espace libre (13). La hauteur statique de la structure (54) est ainsi augmentée par le décalage.
Les planches arrières et avants (9 et 12) sont toutes séparées par des entretoises (6) qui assurent une cohésion et une solidarisation mécanique de la totalité des planches (9 et 12) entre-elles, ainsi qu'un maintien des espaces libres à leur largeur déterminée. L'espace libre entre les planches arrières (9) est totalement rempli par un matériau absorbant acoustique (56).
Les planches arrières et avants (9 et 12) sont inclinées vers le bas en direction du sol pour favoriser l'écoulement de l'eau sur la face avant de la structure (54), afin d'éviter au maximum les infiltrations d'eau dans l'absorbant acoustique (56). L'eau emprisonnée dans l'absorbant acoustique (56) en augmenterait sa densité et lui ferait perdre ses propriétés acoustique. De plus, la planche intègre un profil négatif de type goutte d'eau, pour faire tomber l'eau arrivée sur le chant à l'avant de la planche. Des pièces d'étancheité (57) sont en outre positionnées sur le matériau absorbant acoustique (56) et viennent affleurer les chants arrières (3) des planches arrières non décalées (9).
Dans un quatorzième mode de réalisation de la structure antibruit représenté en Figures 31 et 32, cette structure (58) comprend un ensemble de planches arrières (9) et un ensemble de planches décalées vers l'avant (59). Les planches avants (59) sont directement solidarisées sur les planches arrières (9) pour former des couples de manière analogue aux portions du cinquième mode de réalisation. Une entretoise (6) est prévue entre deux couples de planches arrière (9) et avant (59). L'espace libre entre les planches arrières (9) derrière les planches avants (59) est totalement rempli par un matériau absorbant acoustique (56). Pour améliorer la performance d'absorbeur acoustique des très basses fréquences, la structure (58) est fixée à son support (61) en interfacant entre le support (61) et la structure absorbant une rondelle d'amortissement en élastomère (62), permettant à la structure (58) de se comprimer contre son support (61). Ces pièces en un matériau souple sont positionnées sur les chants arrière (3) des planches arrières non décalées (9). On crée ainsi un système masse - ressort - masse, qui fonctionne comme un résonateur d'Helmotz. En fixant ce panneau structurel sur des appuis élastomères (62), ou caoutchouc absorbant, la structure (58) peut se déformer en écrasant ses appuis, et absorber ainsi les basses fréquences.
A l'arrière de l'écran acoustique (58), une étanchéité à l'eau sera développée sur toute la surface, pour protéger l'absorbant (56). Cette protection pourra être en papier goudronné, en film polyéthylène (polymère thermoplastique), en tôle, ou autre. Une attention particulière sera portée au raccord des bandes d'étancheité, pour que ces liaisons soient également étanches.
Un toit (63) est posé sur la structure (58). Pour des raisons d'efficacité sur l'effet de vague, ce toit (63) a une avancée en porte-à-faux par rapport à la face exposée de la structure (58). Ceci a pour effet de renvoyer la vague d'ondes sonores vers l'intérieur de la route, plutôt que de la laisser rebondir sur la crête de la structure (58). Pour fragmenter cette vague et casser son énergie potentielle, ce toit (63) développe un profil horizontal en ligne brisée, ce qui a pour conséquence de casser la vague à chaque arête positive ou négative de la ligne brisée horizontale.
Un exemple de toiture très efficace est développé dans le document FR- 2.813.904. L'exemple de ce toit (63) pourra être remplacé par d'autres variantes de toits, en tôle métallique, en verre ou plexiglas ou encore avec d'autres matériaux à performances équivalentes.
Ce toit (63) est maintenu par un bras de stabilisation (64) et il est réglable en inclinaison en fonction de la longueur de ce bras (64). La longueur et l'inclinaison de ce toit en bois (63) sont réglées sur la base de critères comme la protection contre la pluie de la face avant de la structure (58), le renvoi de la vague d'ondes sonores plus ou moins haut sur la route (plus ouvert dans le cas de routes très encaissées et plus fermé pour des reliefs plats), et le souhait architectural d'intégration dans le site.
L'écran acoustique fonctionne également sans toit, mais son efficacité est alors inférieure, ainsi que sa durabilité, même avec des bois de construction traités en autoclave avec traitement chimique dans la masse. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés. De nombreuses modifications peuvent être réalisées, sans pour autant sortir du cadre défini par la portée du jeu de revendications.
Les différents modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent se combiner pour créer des structures antibruit encore différentes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Structure, définissant un plan (P), destinée à l'absorption ou à la correction acoustique d'ondes sonores, dans la gamme des fréquences audibles entre 50 Hz et 10 kHz, provenant d'une zone source d'ondes sonores (S), caractérisée en ce qu'elle comprend :
- un ensemble de planches (2), parallèles entre elles, disposées sur chant (3), avec leur axe longitudinal (L) parallèle au plan (P) de la structure (1), orientées en direction de la zone source (S) et séparées les unes des autres par un espace libre (4), et
- un ensemble d'éléments d'écartement (6), réalisant une solidarisation entre lesdites planches (2) et destiné à maintenir les espaces libres (4).
2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble d'éléments d'écartement comprend un ensemble d' entretoises (6), chacune des entretoises (6) étant coincée dans l'espace libre (4) entre chacune des planches (2), les entretoises (6) présentant une longueur inférieure à celle desdites planches (2).
3. Stracture selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble d'éléments d'écartement comprend une ou plusieurs traverses (47) insérées dans chacune des planches (9) de l'ensemble de planches, parallèlement au plan de la structure (46), et perpendiculairement à l'axe longitudinal (L) des planches (9, 44).
4. Structure selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une couche d'absorbant acoustique (7) positionnée parallèlement au plan (P) de la structure (1) sur les chants (3) opposés à la zone source (S) de l'ensemble de planches (2).
5. Stracture selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que certaines des planches (12) sont décalées par rapport à d'autres planches non décalées (9) de l'ensemble de planches, ordonnées de manière alternative selon un motif régulier, perpendiculairement au plan de la structure (8), et en direction de la zone source.
6. Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend des bandes d'absorbant acoustique (17) positionnées parallèlement au plan de la structure (16) sur les chants opposés à la zone source (18) des planches décalées (12) et entre les planches non décalées (9) de l'ensemble de planches.
7. Structure selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend un panneau en bois (14) positionné parallèlement au plan de la structure (8) sur les chants (3) opposés à la zone source de l'ensemble de planches (9), et en ce qu'elle comprend une chape en béton (24) positionnée sur le panneau en bois (14).
8. Stracture selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un connecteur supplémentaire (31) inséré dans les planches non décalées (9) de l'ensemble de planches parallèlement au plan de la structure (29) et perpendiculairement à l'axe longitudinal (L) des planches (9).
9. Structure selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une tige (41) reliant mécaniquement au moins deux connecteurs (39), positionnée parallèlement au plan de la structure (38) et parallèlement à l'axe longitudinal (L) entre les planches non décalées (9) de l'ensemble de planches.
10. Stracture selon l'une des revendication 6 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend une couche de béton (32) coulée sur les bandes d'absorbant acoustique (17) positionnées parallèlement au plan de la structure (29) et entre les planches non décalées (9) de l'ensemble de planches.
11. Stracture selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisée en ce que les planches décalées sont disposées de sorte que les bandes d'absorbant acoustique (17) positionnées parallèlement au plan de la structure sur les chants opposés à la zone source (18) des planches décalées (44) et entre les planches non décalées (9) de l'ensemble de planches viennent affleurer les chants opposés à la zone source (3) des planches non décalées (9) de l'ensemble de planches.
12. Structure selon la revendication 11, caractérisée en ce que des pièces d'étancheité (57) sont positionnées sur les bandes d'absorbant acoustique (56) et viennent affleurer les chants opposés à la zone source (3) des planches non décalées (9) de l' ensemble de planches.
13. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que des pièces d'amortissement (62) en un matériau souple sont positionnées sur les chants opposés à la zone source (3) des planches non décalées (9) de l'ensemble de planches.
14. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que certaines des planches (44), ordonnées de manière alternative selon un motif régulier, présentent une largeur inférieure ou égale à leur épaisseur par rapport à d'autres planches (9) de l' ensemble de planches.
15. Structure selon la revendication 14, caractérisée en ce que les planches à largeur inférieure ou égale à leur épaisseur présentent une section en forme de queue d'hirondelle (49).
16. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les chants, faisant face à la zone source (53) des planches (9, 44) de l'ensemble de planches, sont cannelés.
17. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les planches de l'ensemble de planches sont constituées à partir d'au moins deux portions (27, 28, 59), et en ce que les portions (27, 28, 59) des planches sont assemblées de manière décalée les unes par rapport aux autres en direction de la zone source.
8. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les planches (9, 12) de l'ensemble de planches présentent une inclinaison et en ce qu'elles sont orientées vers le sol comme abat-son et pour évacuer l'eau de pluie, dans le cas de l'utilisation de la stracture en tant que mur antibruit (58) exposé aux intempéries à l'extérieur.
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