Études de cas pratique

EGC

Stratégies de Réduction du Bruit Routier

Stratégies de Réduction du Bruit Routier

Comprendre la Réduction du Bruit Routier

Le bruit routier est une nuisance environnementale majeure, affectant la qualité de vie et la santé des populations exposées. L'ingénierie acoustique propose diverses stratégies pour atténuer ce bruit. Ces stratégies peuvent agir à la source (véhicules plus silencieux, revêtements routiers absorbants), sur le chemin de propagation du son (écrans acoustiques, modelage du terrain, augmentation de la distance), ou au niveau du récepteur (isolation des façades des bâtiments). L'efficacité d'une mesure de réduction du bruit, comme un écran acoustique, est quantifiée par sa perte par insertion (IL), qui est la différence de niveau sonore au récepteur avec et sans la mesure de protection.

Données de l'étude

On considère une habitation située à proximité d'une route à fort trafic.

  • Niveau de puissance acoustique de la ligne de source équivalente représentant la route (\(L_{\text{W,route}}\)) : \(105 \, \text{dB(A)/m}\) (par mètre de route)
  • Distance entre la route (considérée comme une ligne de source) et la façade de l'habitation (récepteur R) : \(d = 30 \, \text{m}\)
  • Hauteur de la source sonore (ligne de trafic moyenne) par rapport au sol : \(h_s = 0.5 \, \text{m}\)
  • Hauteur du récepteur (fenêtre de l'habitation) par rapport au sol : \(h_r = 4.0 \, \text{m}\)
  • Objectif de niveau sonore à la façade en période diurne : \(L_{\text{P,objectif}} = 55 \, \text{dB(A)}\)

On envisage d'installer un écran acoustique entre la route et l'habitation.

  • Hauteur de l'écran (\(h_e\)) : \(3.0 \, \text{m}\)
  • Position de l'écran : à \(5 \, \text{m}\) de la route (donc à \(25 \, \text{m}\) de l'habitation).

Pour simplifier, on utilisera une formule d'atténuation par divergence géométrique pour une ligne de source infinie en champ libre : \(L_P = L_W - 10 \log_{10}(2\pi d) - C_{\text{sol}}\), où \(C_{\text{sol}}\) est un terme correctif pour l'effet de sol (on prendra \(C_{\text{sol}} = 0\) pour une propagation sur sol réfléchissant en première approximation pour le calcul sans écran). Pour l'atténuation de l'écran, on utilisera une valeur de Perte par Insertion (IL) directement donnée pour cet exercice : \(IL_{\text{ecran}} = 12 \, \text{dB(A)}\) (cette valeur dépendrait normalement de la géométrie, des fréquences, etc.).

Schéma de la Route, de l'Écran et du Récepteur
Réduction du Bruit Routier Route (S) hs=0.5m Écran he=3m R hr=4m Trajet diffracté 5m 25m d = 30m

Schéma illustrant la route, le récepteur et l'écran acoustique.

Questions à traiter

  1. Calculer le niveau de pression acoustique (\(L_{\text{P,sans_ecran}}\)) à la façade de l'habitation sans écran acoustique.
  2. Calculer l'atténuation acoustique nécessaire (\(\Delta L_{\text{req}}\)) pour atteindre l'objectif de \(55 \, \text{dB(A)}\).
  3. En considérant l'écran acoustique proposé avec une Perte par Insertion (IL) de \(12 \, \text{dB(A)}\), calculer le niveau de pression acoustique à la façade avec l'écran (\(L_{\text{P,avec_ecran}}\)).
  4. L'écran proposé permet-il d'atteindre l'objectif de niveau sonore ? Commenter.

Correction : Stratégies de Réduction du Bruit Routier

Question 1 : Niveau de pression acoustique sans écran (\(L_{\text{P,sans_ecran}}\))

Principe :

Pour une ligne de source infinie (comme une route) en champ libre et sur un sol réfléchissant (propagation hémisphérique), le niveau de pression acoustique \(L_{\text{P}}\) à une distance \(d\) est donné par la formule d'atténuation géométrique.

Formule(s) utilisée(s) :
\[L_{\text{P}} = L_{\text{W,route}} - 10 \log_{10}(2\pi d)\]

Où \(L_{\text{W,route}}\) est le niveau de puissance par mètre de route, et \(d\) est la distance perpendiculaire à la route en mètres. Nous négligeons l'effet de sol pour ce calcul initial comme indiqué (\(C_{\text{sol}}=0\)).

Données et Calcul :
  • \(L_{\text{W,route}} = 105 \, \text{dB(A)/m}\)
  • \(d = 30 \, \text{m}\)
\[ \begin{aligned} L_{\text{P,sans_ecran}} &= 105 - 10 \log_{10}(2\pi \times 30) \\ &= 105 - 10 \log_{10}(188.495...) \\ &\approx 105 - 10 \times 2.2753 \\ &\approx 105 - 22.753 \\ &\approx 82.247 \, \text{dB(A)} \end{aligned} \]
Résultat Q1 : Le niveau de pression acoustique sans écran est \(L_{\text{P,sans_ecran}} \approx 82.2 \, \text{dB(A)}\).

Question 2 : Atténuation acoustique nécessaire (\(\Delta L_{\text{req}}\))

Principe :

L'atténuation nécessaire est la différence entre le niveau sonore actuel (sans écran) et le niveau sonore objectif que l'on souhaite atteindre.

Formule(s) utilisée(s) :
\[\Delta L_{\text{req}} = L_{\text{P,sans_ecran}} - L_{\text{P,objectif}}\]
Données et Calcul :
  • \(L_{\text{P,sans_ecran}} \approx 82.247 \, \text{dB(A)}\) (de Q1)
  • \(L_{\text{P,objectif}} = 55 \, \text{dB(A)}\)
\[ \begin{aligned} \Delta L_{\text{req}} &= 82.247 - 55 \\ &= 27.247 \, \text{dB(A)} \end{aligned} \]
Résultat Q2 : L'atténuation acoustique nécessaire est \(\Delta L_{\text{req}} \approx 27.2 \, \text{dB(A)}\).

Quiz Intermédiaire : Si l'objectif de niveau sonore était plus bas (ex: 50 dB(A)), l'atténuation nécessaire serait :

Question 3 : Niveau de pression acoustique avec l'écran (\(L_{\text{P,avec_ecran}}\))

Principe :

Le niveau sonore avec l'écran est obtenu en soustrayant la Perte par Insertion (IL) de l'écran du niveau sonore calculé sans écran. La Perte par Insertion quantifie l'efficacité de l'écran à réduire le son.

Formule(s) utilisée(s) :
\[L_{\text{P,avec_ecran}} = L_{\text{P,sans_ecran}} - IL_{\text{ecran}}\]
Données et Calcul :
  • \(L_{\text{P,sans_ecran}} \approx 82.247 \, \text{dB(A)}\) (de Q1)
  • \(IL_{\text{ecran}} = 12 \, \text{dB(A)}\) (donnée)
\[ \begin{aligned} L_{\text{P,avec_ecran}} &= 82.247 - 12 \\ &= 70.247 \, \text{dB(A)} \end{aligned} \]
Résultat Q3 : Le niveau de pression acoustique avec l'écran est \(L_{\text{P,avec_ecran}} \approx 70.2 \, \text{dB(A)}\).

Question 4 : L'écran proposé permet-il d'atteindre l'objectif ?

Principe :

On compare le niveau sonore obtenu avec l'écran à l'objectif de niveau sonore fixé.

Comparaison :
  • \(L_{\text{P,avec_ecran}} \approx 70.2 \, \text{dB(A)}\)
  • \(L_{\text{P,objectif}} = 55 \, \text{dB(A)}\)

Comparaison : \(70.2 \, \text{dB(A)} > 55 \, \text{dB(A)}\).

Conclusion :

Le niveau sonore avec l'écran proposé (\(70.2 \, \text{dB(A)}\)) est toujours supérieur à l'objectif de \(55 \, \text{dB(A)}\). L'atténuation de \(12 \, \text{dB(A)}\) fournie par cet écran est insuffisante pour atteindre la cible de \(27.2 \, \text{dB(A)}\) calculée en Q2. Pour atteindre l'objectif, il faudrait un écran plus performant (plus haut, plus long, mieux positionné, ou avec des matériaux spécifiques), ou envisager des mesures complémentaires (revêtement routier moins bruyant, isolation de la façade de l'habitation).

Résultat Q4 : Non, l'écran proposé ne permet pas d'atteindre l'objectif de \(55 \, \text{dB(A)}\), car le niveau résultant est d'environ \(70.2 \, \text{dB(A)}\). L'atténuation est insuffisante.

Quiz Intermédiaire : Pour augmenter la Perte par Insertion (IL) d'un écran acoustique, on peut généralement :

Quiz Rapide : Testez vos connaissances

1. L'atténuation du bruit routier par la distance seule (divergence géométrique pour une ligne de source) est de l'ordre de :

2. La "Perte par Insertion" (IL) d'un écran acoustique représente :

3. Lequel de ces éléments n'est PAS une stratégie de réduction du bruit à la source pour le trafic routier ?

Glossaire

Bruit Routier
Ensemble des sons produits par la circulation des véhicules (moteur, contact pneu-chaussée, aérodynamisme).
Niveau de Puissance Acoustique (\(L_W\))
Quantité totale d'énergie sonore rayonnée par une source par unité de temps, exprimée en décibels (dB).
Niveau de Pression Acoustique (\(L_P\))
Mesure logarithmique de la pression acoustique efficace d'un son par rapport à une valeur de référence, exprimée en décibels (dB).
Atténuation Géométrique
Diminution du niveau sonore due à la dispersion de l'énergie acoustique avec l'augmentation de la distance à la source. Pour une source linéaire (route), elle est d'environ 3 dB par doublement de distance en champ libre.
Écran Acoustique (Mur Anti-Bruit)
Obstacle solide interposé entre une source de bruit et un récepteur pour réduire le niveau sonore perçu par le récepteur.
Perte par Insertion (IL - Insertion Loss)
Différence, en décibels, entre les niveaux sonores en un point donné avant et après la mise en place d'un dispositif d'insonorisation (comme un écran).
Diffraction
Phénomène par lequel les ondes sonores contournent les obstacles. L'efficacité d'un écran dépend de sa capacité à limiter la diffraction.
Champ Libre
Espace où la propagation du son n'est pas affectée par des réflexions sur des obstacles.
Récepteur
Point ou zone où le niveau sonore est évalué (ex: façade d'une habitation, poste de travail).
Stratégies de Réduction du Bruit Routier - Exercice d'Application en Acoustique

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