FR2683660A1

FR2683660A1 - Modular structure for absorbing vibrations, especially acoustic vibrations within a sealed enclosure

Info

Publication number: FR2683660A1
Application number: FR9114046A
Authority: FR
Inventors: Tavernier Dominique
Original assignee: SOCAREL
Current assignee: SOCAREL
Priority date: 1991-11-08
Filing date: 1991-11-08
Publication date: 1993-05-14
Anticipated expiration: 2011-11-08
Also published as: FR2683660B1

Abstract

This modular structure is composed of unit elements in the form of panels (1), made from a concrete-based complex, into which are incorporated aggregates or granules intended to lighten these panels and increase their sound insulation capability, the said panels including, on one (2) of their two main faces, cells (4) of varied shapes, and whose other face (3) is smooth, the said panels being fixed on part of the walls (5) of the enclosure to be fashioned, while maintaining an air gap (7) between the said wall (5) and the panels (1).

Description

STRUCTURE MODULAIRE D'ABSOPTION DE VIBRATIONS
NOTAMMENT ACOUSTIOUES DANS UNE ENCEINTE CLOSE
L'invention concerne une nouvelle structure modulaire destinée à permettre l'absorption des vibrations dans une enceinte close, en vue d'une part, d'améliorer l'acoustique générale dans une telle enceinte, et d'autre part, d'absorber au maximum les bruits, et plus particulièrement, les bruits parasites.MODULAR VIBRATION ABSORPTION STRUCTURE
ESPECIALLY ACOUSTIOUS IN A CLOSED ENCLOSURE
The invention relates to a new modular structure intended to allow the absorption of vibrations in a closed enclosure, with a view firstly to improving the general acoustics in such an enclosure, and secondly, to absorb maximum noise, and more particularly, extraneous noise.

Depuis longtemps déjà se pose le problème de la protection contre les nuisances dues au bruit de toute sorte. De nombreux produits sont de fait appararus, afin de réduire ces nuisances, notamment en agglomération, et le long des autoroutes et autres boulevards périphériques pour se prémunir du bruit généré par le trafic automobile. De fait, ces différents produits ont tous un dénominateur commun, à savoir la réalisation au sein de leur surface, généralement constituée d'un matériau absorbant, de cavités au sens large, destinées à piéger les sons. On utilise également des murs anti-bruit susceptibles de réfléchir les sons, concentrant alors tous les bruits au niveau de leur lieu d'émission. The problem of protection against noise pollution of all kinds has been raised for a long time. Many products have in fact appeared, in order to reduce these nuisances, especially in built-up areas, and along motorways and other peripheral boulevards to guard against noise generated by car traffic. In fact, these different products all have a common denominator, namely the production within their surface, generally made of an absorbent material, of cavities in the broad sense, intended to trap sounds. We also use anti-noise walls capable of reflecting sounds, thus concentrating all noise at their place of emission.

S'agissant des enceintes fermées, on s'est alors proposé d'adapter les produits existants en réduisant simplement leurs dimensions pour permettre leur adaptation. Si certes, par ce biais, on aboutit à une réduction des bruits parasites, celle-ci s'avérait néanmoins de faible importance. En outre, de tels aménagements ne permettent pas d'améliorer la qualité acoustique d'une enceinte. Enfin, l'utilisation de murs ou panneaux anti-bruit du type réfléchissant est impropre dans une telle enceinte fermée. With regard to closed enclosures, it was then proposed to adapt the existing products by simply reducing their dimensions to allow their adaptation. While it is true that this reduces the noise, it is nonetheless of minor importance. In addition, such arrangements do not make it possible to improve the acoustic quality of an enclosure. Finally, the use of walls or anti-noise panels of the reflective type is improper in such a closed enclosure.

L'objet essentiel de l'invention est donc de proposer une structure modulaire, destinée à absorber les vibrations, notamment acoustiques, dans un double but, à la fois de piéger les bruits parasites, et d'autre part, d'augmenter la qualité acoustique de telles enceintes. Cette structure se compose d'éléments unitaires sous forme de panneaux, réalisés en un complexe à base de béton, dans lequel sont incorporés des agrégats ou granulés destinés à alléger ces panneaux et à augmenter leur pouvoir d'isolation phonique. Ces panneaux comportent sur l'une de leur deux faces principales des alvéoles de formes variées, et dont l'autre face est lisse. Ils sont fixés sur partie des parois de l'enceinte à aménager, en maintenant entre ladite paroi et le panneau une lame d'air. The essential object of the invention is therefore to propose a modular structure, intended to absorb vibrations, in particular acoustic, for a double purpose, both to trap unwanted noise, and on the other hand, to increase the quality acoustics of such speakers. This structure is made up of unitary elements in the form of panels, produced in a concrete-based complex, in which aggregates or granules are incorporated intended to lighten these panels and to increase their power of sound insulation. These panels have on one of their two main faces cells of various shapes, and the other side of which is smooth. They are fixed on part of the walls of the enclosure to be fitted, maintaining between said wall and the panel an air space.

En d'autres termes, l'invention consiste à agencer des panneaux élémentaires propres à constituer une structure modulaire, de telle sorte à associer d'une part, le rôle de résonateur desdites cavités, principalement destinées de manière connue à absorber les moyennes fréquences, et d'autre part une lame d'air, piégée en quelque sorte entre la paroi de l'enceinte à aménager et lesdits panneaux, de telle sorte à créer un effet de membrane, destinée alors à absorber les très basses fréquences. De la sorte, outre la grande facilité de mise en place, conférée par la modularité de cette structure, on aboutit à une bonne capacité d'amortissement des vibrations, et corrélativement, à une acoustique résultante de bonne capacité. In other words, the invention consists in arranging elementary panels capable of constituting a modular structure, so as to combine on the one hand, the role of resonator of said cavities, mainly intended in a known manner to absorb medium frequencies, and on the other hand an air space, somehow trapped between the wall of the enclosure to be fitted and said panels, so as to create a membrane effect, then intended to absorb very low frequencies. In this way, in addition to the great ease of installation, conferred by the modularity of this structure, it results in a good capacity for damping vibrations, and correspondingly, in resulting acoustics of good capacity.

En outre, l'utilisation d'un matériau particulier pour la réalisation des panneaux, à base de béton dans lequel sont incorporés des agrégats et granulés, notamment de matériaux ligno-cellulosiques, et notamment du bois, donc un matériau poreux, permet aux vibrations de fréquences plus élevées de traverser lesdits panneaux et d'être ainsi amorties par frottement et aussi par la lame d'air située entre le panneau et la paroi. Cette structure originale conduit à une conjuguaison d'effets d'amortissement de vibrations, augmentant de manière particulièrement significative l'absorption des bruits parasites, le coefficient d'absorption acoustique également dénommé facteur devenant alors important pour une large gamme de fréquences, notamment correspondant aux fréquences acoustiques perceptibles par l'oreille humaine. In addition, the use of a particular material for the production of the panels, based on concrete in which aggregates and granules are incorporated, in particular of lignocellulosic materials, and in particular of wood, therefore a porous material, allows vibrations. higher frequencies to pass through said panels and to be thus damped by friction and also by the air space situated between the panel and the wall. This original structure leads to a combination of vibration damping effects, particularly significantly increasing the absorption of parasitic noise, the coefficient of acoustic absorption also called factor then becoming important for a wide range of frequencies, in particular corresponding to acoustic frequencies perceptible by the human ear.

Selon une première forme de réalisation, les alvéoles des dits panneaux ne sont dirigées que vers la source sonore, et notamment vers l'intérieur de l'enceinte à aménager. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, les panneaux sont alternativements positionnés de telle sorte que les alvéoles soient d'une part, dirigées vers l'intérieur de l'enceinte et d'autre part, vers la paroi, de telle sorte à permettre un meilleur amortissement des vibrations de fréquences plus élevées, attendu que la combinaison de la lame d'air avec l'effet résonateur engendré par les alvéoles dirigées contre la paroi conduit à une amortissement optimum. According to a first embodiment, the cells of said panels are directed only towards the sound source, and in particular towards the interior of the enclosure to be arranged. According to another embodiment of the invention, the panels are alternately positioned so that the cells are on the one hand, directed towards the interior of the enclosure and on the other hand, towards the wall, so to allow better damping of vibrations of higher frequencies, since the combination of the air space with the resonating effect generated by the cells directed against the wall leads to optimum damping.

Avantageusement, les panneaux sont fixés sur des tasseaux par clouage ou vissage, lesdits tasseaux étant fixés directement sur la paroi. Advantageously, the panels are fixed to battens by nailing or screwing, said battens being fixed directly to the wall.

Afin d'optimiser encore l'effet d'amortissement anti-bruit de cette structure, on positionne au niveau du plan de joint séparant deux panneaux modulaires adjacents, un joint en matière fibreuse, typiquement réalisé en laine de verre ou laine de roche, en d'autres termes en un élément poreux permettant la progression des vibrations au travers, en direction de la paroi, caractérisé par leur résistance au flux d'air. To further optimize the anti-noise damping effect of this structure, a joint of fibrous material, typically made of glass wool or rock wool, is positioned at the joint plane separating two adjacent modular panels. other words in a porous element allowing the progression of vibrations through, towards the wall, characterized by their resistance to air flow.

Typiquement, la lame d'air a une épaisseur comprise entre 3 et 10 cm, et avantageusement 5 cm. En effet, si cette lame d'air est d'épaisseur inférieure à 3 cm, l'effet de membrane généré par celle-ci devient insuffisant pour être significatif. En revanche, il n'est pas utile d'augmenter à l'infini cette épaisseur, compte tenu de l'encombrement alors occupé par la structure modulaire. Typically, the air space has a thickness of between 3 and 10 cm, and advantageously 5 cm. Indeed, if this air space is less than 3 cm thick, the membrane effect generated by it becomes insufficient to be significant. On the other hand, it is not useful to infinitely increase this thickness, taking into account the space then occupied by the modular structure.

Avantageusement, la profondeur des alvéoles est typiquement des deux tiers de l'épaisseur des panneaux afin d'obtenir un effet résonateur de bonne qualité. Advantageously, the depth of the cells is typically two thirds of the thickness of the panels in order to obtain a good quality resonator effect.

La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. The manner in which the invention can be implemented and the advantages which ensue therefrom will emerge more clearly from the example of embodiment which follows, given by way of indication and without limitation in support of the appended figures.

La figure 1 est une représentation schématique en perspective d'une partie de la structure conforme à l'invention en place sur une paroi. Figure 1 is a schematic perspective representation of part of the structure according to the invention in place on a wall.

La figure 2 est une coupe transversale d'une structure en place contre une paroi conformément à l'invention. Figure 2 is a cross section of a structure in place against a wall according to the invention.

En se reportant à la figure 1, la structure modulaire conforme à l'invention est fondamentalement constituée de panneaux élémentaires portant la référence générale (I), de forme typiquement parallélépipèdique, de section carrée et de dimensions par exemple voisines de 60 x 60 cm. Ces panneaux élémentaires (1) sont réalisés par moulage en un complexe à base de béton dans lequel sont incorporés des agrégats ou granulés de matière lignocellulosique, typiquement à partir de bois, notamment de déchets, copeaux, sciures etc... L'utilisation de ce matériau, couramment dénommé "béton de bois" n'est pas nouvelle et sa description ne sera pas détaillée de manière plus approfondie. En effet, il y a lieu pour ce faire de se reporter au document FR-A2 499551. Referring to FIG. 1, the modular structure in accordance with the invention is basically made up of elementary panels bearing the general reference (I), of typically rectangular shape, of square section and of dimensions for example close to 60 × 60 cm. These elementary panels (1) are produced by molding into a concrete-based complex in which are incorporated aggregates or granules of lignocellulosic material, typically from wood, in particular waste, shavings, sawdust, etc. The use of this material, commonly called "wood concrete" is not new and its description will not be detailed in more detail. Indeed, it is necessary to do this to refer to document FR-A2 499551.

Ces panneaux (1) comportent deux faces principales respectivement une face avant (2), sur laquelle sont ménagées des alvéoles de formes variées (4), obtenues directement par moulage ou par usinage, et une face arrière portant la référence numérique (3) entièrement lisse. Par construction, les faces principales comportent un léger décrochement (10) par rapport au pourtour périphérique desdites faces principales. il sera montré ultérieurement qu'un tel décrochement facilite le positionnement de ces panneaux. These panels (1) have two main faces respectively a front face (2), on which are formed cells of various shapes (4), obtained directly by molding or by machining, and a rear face bearing the reference numeral (3) entirely. smooth. By construction, the main faces have a slight recess (10) relative to the peripheral periphery of said main faces. it will be shown later that such an offset facilitates the positioning of these panels.

Conformément à l'invention, les panneaux (1) sont fixés sur la paroi (5) de l'enceinte close à aménager, par l'intermédiaire de tasseaux discontinus (6). According to the invention, the panels (1) are fixed to the wall (5) of the closed enclosure to be fitted out, by means of discontinuous battens (6).

De fait, ce sont les tasseaux (6) qui sont directement fixés sur la paroi (5), par exemple par vissage, et les panneaux (1) sont fixés sur les tasseaux (6) notamment par clouage ou également par vissage au moyen de clous (11). On comprendra de fait que la mise en place d'une telle structure est très facile, attendu qu'il suffit simplement de clouer les panneaux sur les tasseaux, préalablement mis en place. Les tasseaux (6) ont une forme telle, qu'ils viennent se positionner entre les décrochements (10) des deux panneaux consécutifs, tels qu'on peut mieux le voir sur la figure 2. De fait, ils facilitent le positionnement et la mise en place des dits panneaux (1), et assurent l'écartement judicieusement choisi entre lesdits panneaux, par coopération des tasseaux avec le décrochement (10).In fact, it is the cleats (6) which are directly fixed to the wall (5), for example by screwing, and the panels (1) are fixed to the cleats (6) in particular by nailing or also by screwing by means of nails (11). It will be understood in fact that the establishment of such a structure is very easy, since it is sufficient to simply nail the panels to the cleats, previously put in place. The cleats (6) have such a shape that they come to be positioned between the recesses (10) of the two consecutive panels, as can best be seen in FIG. 2. In fact, they facilitate positioning and positioning in place of said panels (1), and ensure the judiciously chosen spacing between said panels, by cooperation of the cleats with the recess (10).

Conformément à l'invention, ces tasseaux (6) permettent le ménagement d'une lame d'air (7) entre la paroi (5) de enceinte à aménager, et lesdits panneaux. Cette lame d'air (7) a typiquement une épaisseur de 5 cm, afin de pouvoir jouer pleinement son rôle d'effet de membrane, notamment pour piéger et amortir les vibrations de basses fréquences. On peut jouer sur l'épaisseur de cette lame d'air (7), en faisant varier les dimensions des tasseaux (6). According to the invention, these cleats (6) allow the provision of an air space (7) between the wall (5) of the enclosure to be fitted, and said panels. This air space (7) typically has a thickness of 5 cm, in order to be able to fully play its role as a membrane effect, in particular for trapping and damping low frequency vibrations. We can play with the thickness of this air space (7), by varying the dimensions of the cleats (6).

Le plan de joint (8) séparant deux panneaux consécutifs, peut être comblé par un matériau poreux et fibreux, tel que par exemple de la laine de verre ou laine de roche. En outre, le dégagement (10), ménagé au niveau de chacune des faces principales des panneaux peut également être comblé par un matériau fibreux (9), afin de conférer à l'ensemble un aspect uniforme et donc esthétique, et de plus, afin de permettre également à ce niveau un amortissement, au moins partiel des vibrations. The joint plane (8) separating two consecutive panels can be filled with a porous and fibrous material, such as for example glass wool or rock wool. In addition, the clearance (10) formed at each of the main faces of the panels can also be filled with a fibrous material (9), in order to give the whole a uniform and therefore aesthetic appearance, and moreover, in order to also allow at this level damping, at least partial vibrations.

Selon une forme particulièrement avantageuse de l'invention, on alterne le positionnement des panneaux de telle sorte qu'un panneau sur deux présente sa face avant (2) dirigée vers la source d'émission de bruit, c'est à dire vers l'intérieur de l'enceinte, le panneau consécutif étant positionné en sens inverse c'est à dire la face avant (2) dirigée contre la paroi (5). De la sorte, et comme on l'a déjà précisé, il y a coopération d'une part, entre l'effet de membrane joué par la lame d'air (7) et d'autre part, l'effet résonateur des alvéoles (4). De la sorte, on optimise l'amortissement des vibrations de bruit de manière plus complète, notamment pour les vibrations de fréquences plus élevées. According to a particularly advantageous form of the invention, the positioning of the panels is alternated so that one panel out of two has its front face (2) directed towards the source of noise emission, that is to say towards the inside the enclosure, the consecutive panel being positioned in the opposite direction, that is to say the front face (2) directed against the wall (5). In this way, and as already specified, there is cooperation on the one hand, between the membrane effect played by the air space (7) and on the other hand, the resonator effect of the alveoli (4). In this way, the damping of noise vibrations is optimized in a more complete manner, in particular for vibrations of higher frequencies.

La structure complète ainsi réalisée permet d'obtenir un amortissement de bonne qualité sur une large gamme de fréquences de vibrations, compte tenu de la coopération des différents effets développés par d'une part les alvéoles, et d'autre part la lame d'air en coopération avec les panneaux. En outre, il est à noter qu'une fois partiellement amorties au niveau des alvéoles, les vibrations de fréquences plus élevées, sont suceptibles de traverser le panneau (1) en direction de la paroi (5), compte tenu de la porosité du béton de bois, et sont de fait amorties de manière supplémentaire en traversant, puis se trouvent piégées par la lame d'air (7). The complete structure thus produced allows good quality damping to be obtained over a wide range of vibration frequencies, taking into account the cooperation of the various effects developed by the air cells on the one hand, and the air space on the other hand in cooperation with the panels. In addition, it should be noted that once partially absorbed at the level of the cells, vibrations of higher frequencies are likely to pass through the panel (1) in the direction of the wall (5), taking into account the porosity of the concrete. of wood, and are in fact absorbed in an additional way as they pass through, then become trapped by the air knife (7).

Enfin, étant réalisés en un matériau relativement léger, les panneaux sont très aisément manipulables. D'épaisseur voisine de 10 cm, le poids typique d'un panneau est voisin de 30 kg. En outre, ils peuvent être teints dans la masse, améliorant de manière significative l'esthétique générale. I1 est à noter que compte tenu de la très grande capacité d'amortissement de cette structure, il n'est pas nécessaire de recouvrir la totalité des parois de l'enceinte que l'on souhaite aménager. Finally, being made of a relatively light material, the panels are very easy to handle. With a thickness close to 10 cm, the typical weight of a panel is close to 30 kg. In addition, they can be mass dyed, significantly improving the overall aesthetic. It should be noted that, given the very large damping capacity of this structure, it is not necessary to cover all of the walls of the enclosure that it is desired to arrange.

Claims

1 / Modular structure for the absorption of vibrations, in particular acoustic in a closed enclosure characterized in that it consists of unitary elements in the form of panels (1), produced in a concrete-based complex, in which are incorporated aggregates or granules intended to lighten these panels and to increase their power of sound insulation, said panels comprising on one (2) of their two main faces cells (4) of various shapes, and of which the other face ( 3) is smooth, said panels being fixed on part of the walls (5) of the enclosure to be fitted, maintaining between said wall (5) and the panels (1) an air space (7).

2 / modular structure according to claim 1, characterized in that the cells (4) of said panels are directed towards the sound source, and in particular towards the interior of the enclosure to be arranged.

3 / modular structure according to claim 1, characterized in that the panels (1) are alternately positioned so that the cells (4) are on the one hand, directed towards the interior of the enclosure and on the other hand , towards the wall (5).

4 / modular structure according to one of claims I to 3, characterized in that the panels (1) are fixed to battens (6) by nailing or screwing, said battens (6) being fixed directly to the wall (5) .

5 / modular structure according to one of claims 1 to 4, characterized in that a fibrous material joint (9) is positioned at the joint plane (8) separating two adjacent modular panels.

6 / modular structure according to one of claims 1 to 5, characterized in that the air space (7) has a thickness between 3 and 10 cm, and preferably 5 cm.

7 / modular structure according to one of claims 1 to 6, characterized in that the depth of the cells (4) is close to two thirds of the thickness of the panels (1).

8 / modular structure according to one of claims 1 to 7, characterized in that the aggregates and granules incorporated in the concrete for the production of the material of the panels (I) consist of lignocellulosic materials.