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Bruxelles Environnement
Formation 2013
Btiment DurableACOUSTIQUE
INDICE DAFFAIBLISSEMENT ACOUSTIQUE DES MATRIAUXSophie MERSCH, Ir arch.
CENTRE URBAIN
25 avril 2013
Formation mise en uvre par le Centre Urbain
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
Objectifs et plan de lexpos
Les indicateurs acoustiques,
La mesure de lindice daffaiblissement acoustique,
La loi de masse et la loi de la frquence,
Leffet masse-ressort-masse.
Indice daffaiblissement acoustique
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
Indicateurs acoustiques
Caractrisation du bruitL niveau de pression acoustique (en dB) - p.ex: LAinstall,nT
Caractrisation de labsorption acoustique coefficient dabsoption
Caractrisation de lisolation acoustique(indices valeurs valeurs uniques (w), en dB)
Bruits de choc Bruits arien
Mesures in situ LnT,wniveau de pression du bruit dechoc standardis mesur in situ
DnT,wisolementacoustique standardismesur in situ entre deux locaux
donne le niveau de bruit rsultantdu ct infrieur du sol
donne la diminution du bruit mesure
Mesures enlaboratoire Ln,wniveau de pression du bruit dechoc mesur en labo
RwIndice daffaiblissementacoustiquemesur en labo
donne le niveau de bruit rsultantdu ct infrieur du sol
caractrise laptitude dun matriau oudune paroi attnuer la transmissiondirecte du bruit
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
LIndice daffaiblissement acoustique
transmise
incidente
E
EdBR lg10)( =
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
4
Energieincidente
EnergietransmiseEnergierflchie
Energieabsorbe
= rsistance de 1 m
dun lment de construction contre le passage du bruit
20 dB = rapport E de 100
40 dB = rapport de 10.000
60 dB = rapport de 1.000.000
Caractrisation acoustique des matriaux
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
5
Mesure en laboratoire de lindice daffaiblissement acoustique aux bruits ariens
Caractrisation acoustique des matriaux
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
6
Montage de llment
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
7
Montage de llment tester en laboratoire
Caractristique principale des cellules dessai : transmissions latrales extrmement faibles
missionrception
Mesure imprativement en laboratoirevoie directe
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
Types dlments tests en laboratoire
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
8
Elments tests en laboratoire et caractriss par
lindice daffaiblissement R :Murs, parois intrieures, faades, planchers,plafonds, toitures, crans autoroutiers, fentres,vitrages, portes...
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
9
Montage de llment tester en laboratoire
Pour les petits lments : baie adapte
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
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Mesure de lindice daffaiblissement acoustique
0
20
40
60
80
100
120
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000
Frquence (Hz)
Niveau
(dB)
Principe de dtermination de lindice daffaiblissement R en laboratoire.
Source de bruit utilise : le bruit rose - mme nergie par bandes de frquence
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
11
Mesure de lindice daffaiblissement acoustique
On mesure : le niveau dmission L1 (bruit rose +/- 100 dB ), par 1/3 doctave,
le niveau de rception L2, par 1/3 doctave,
le temps de rverbration de la salle de rception T, par 1/3 dotave,
la surface de llment test S et le volume de la salle de rception V.
A partir de ces valeurs, on calcule R par :
R nest donc pas une valeur uniquemais bien une valeur par 1/3 doctave:
On a ainsi le spectre des valeurs de R 100, 125, 160... 5000 Hz.
Principe de dtermination de lindice daffaiblissement Rwen laboratoire.
A
SLLR lg1021 +=
T
VA 161.0=
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
12
Mesure de lindice daffaiblissement acoustique : valeur unique Rw
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150
Frquence (Hz)
R(
dB
)
Procdure normalise par
ISO 717-1
Valeur unique Rw
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
1
Termes dadaptation C et Ctr
Importance du type de source
40
45
50
55
60
65
70
75
80
20
31,
5
50
80
125
200
315
500
800
1250
2000
3150
5000
8000
frq. (Hz)
dB
Dominancehautes frquences
Niveau sonoreglobal
Analyse spectrale
Dominancebasses frquences
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
Termes dadaptation C et Ctr
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
14
Bruits frquencesdominantes moyennes et
hautes
Bruits frquencesdominantes basses
Rw+ C Rw+ Ctr
Activits humaines (parole,radio, tlvision)
jeux denfants Discothque
trafic autoroutier rapide (>80km/h)
trafic routier lent (urbain)
trafic ferroviaire vitessemoyenne ou leve
trafic ferroviaire bassevitesse
avions raction courtedistance
avions raction grande distance
avions hlices bruit de lindustrie avecfrquences principalementmediums et aigus
bruit de lindustrie avecfrquences principalementgraves
EN ISO 717Valeur unique et
termes dadaptation C et Ctr
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
15
Mesure de lindice daffaiblissement acoustique : valeur unique Rw
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150
Frquence (Hz)
R(
dB)
Spectre de R ramen ainsi une valeur
unique Rwcorrige de deux termes
Rw(C,Ctr) = 30 (-2;-3) dB
Module : voir www.normes.be
Valeur unique Rw
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
Isolement acoustique Indice daffaiblissement
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
16
Les valeurs R mesures enlaboratoire ne peuvent donc pastre utilises directement sur sitemodles de calcul !
Attention car les deux grandeurssexpriment en dB !
In situ : Rw
Labo : Rw
XDnT,w(DnT,w< Rw)
missionrception
missionrception
2. Transmissions indirectes(ou latrales)
1. Transmission directe
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
Lindice daffaiblissement acoustique
transmise
incidente
E
EdBR lg10)( =
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
17
Energieincidente
EnergietransmiseEnergierflchie
Energieabsorbe
= rsistance de 1 mdun lment de construction contre le passage du bruit
20 dB = rapport E de 100
40 dB = rapport de 10.000
60 dB = rapport de 1.000.000
Caractrisation acoustique des matriaux
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18
Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
181. Cloisons massives (ou simples) : blocsde pltre, de bton, bton cellulaire,terre cuite, bton coul
2. Cloisons ossature (ou doubles): ossaturebois, mtal, plaques de bois ou pltreenrob de carton
En isolation acoustique au bruit arien, deux grandes familles de parois :
Lindice daffaiblissement acoustique
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
19
La loi de masse : lindice daffaiblissement dune paroi simple augmente avec sa masse
Lindice daffaiblissement dune paroi massive
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
( )fmfctdBR 2..)( =
)lg(20 mf
20
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
ZONE C :
Lisolement est dtermin parla masseet la frquence
Variation selon
R augmente de 6 dB pardoublement de la frquence= loi de la frquence
En pratique, pente de 4 6 dB/oct.
Zone C souvent compriseentre 100 Hz et 3000 Hz
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
50 6380
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
10
00
12
50
16
00
20
00
25
00
31
50
40
00
50
00
63
00
80
00
100
00
Frquence (Hz)
R(
dB)
A B C
La courbe disolement prsente 5 zones :
Indice daffaiblissement en fonction de la frquence
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ZONE D :
Lisolement prsente une chute lafrquence critique (fc) qui est fonctiondu type de matriau, de son paisseuret de sa rigidit la flexion.
Plus la paroi est rigide, plus fcest basse, et plus la profondeurdu puits est importante
Si la frquence critique est dans unezone o loreille est sensible, la chutede lisolation est fortement ressentie.
Attention aux matriaux o100 Hz < fc< 3000 Hz !
R(
dB)
A B C
Indice daffaiblissement en fonction de la frquence
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
50 6380
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
10
00
12
50
16
00
20
00
25
00
31
50
40
00
50
00
63
00
80
00
100
00
Frquence (Hz)
A B C D
La courbe disolement prsente 5 zones :
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
Rw rel < Rw si la masse seule
de la paroi agissait.Ne pas se baser sur la loi demasse exprimentale seule
R(dB)
A B C
Indice daffaiblissement en fonction de la frquence
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
50 6380
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
10
00
12
50
16
00
20
00
25
00
31
50
40
00
50
00
63
00
80
00
100
00
Frquence (Hz)
A B C D
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
fc =
c2
1.9hc1
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
Tableau des frquences critiques
Frquence critique pour diffrents matriaux
Avec :
fc : frquence critique du matriau (Hz),
c : vitesse du son dans lair = 340 m/s,
h : paisseur du matriau (m),c1 : vitesse longitudinale du son dans le matriau (m/s)
Exemple : pour une feuille de verre de 8 mm : fc= 340/(1.9*0.008*4900) = 1552 Hz
Matriau Vitesse longitudinale c1 (m/s)Acier 5050
Aluminium 5150
Verre 4900
Bton 3400
Brique pleine 3000Pltre 2400
Plomb 1250
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
Frquence critique pour les matriaux courants
24
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
100 Hz 2500 Hz
Panneaux lgers et souples
(p.e. plaques de pltre)
400 Hz
Blocs lgersp.e. carreaux de pltre,
blocs de bton cellulaire
Blocs lourds
basses aigus
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
25
Rw des parois simples : blocs de pltreInfluence de la finition en priphrie
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
26
Source YTONG
Influence de de lenduit sur les blocs maonns
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
27
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
f [Hz]
R[
dB]
Amlioration dautant plusmarque que le bloc est poreux
Blocs bton cellulaire 14 cm
sans enduit Rw= 25 (-1;-4)un ct enduit Rw= 43 (-1;-4)2 cts enduits Rw= 44 (0;-3)
Influence de de lenduit sur les blocs maonns
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
Rw des parois simples : conclusions
Lisolation acoustique augmente avec la masse, raison de 4 dB par doublement de masse.
Lisolation acoustique augmente avec la frquence, raison de 6 dB par doublement doctave.
Tous les matriaux possdent une frquence critique laquelle leur isolation est plus faible.
La frquence critique des blocs lgers (blocs de pltre, bton cellulaire...) est situe dans un
domaine de frquences (les moyennes frquences) o loreille est particulirement sensible.Ces matriaux sont donc peu recommands pour les travaux disolation acoustique.
A la frquence critique des matriaux, leur isolation acoustique chute dautant plus que lesmatriaux sont rigides.
Ltanchit laira beaucoup dinfluence sur lisolation acoustique des murs maonns, ds
lors la pose dun enduit amliore les performances du mur, surtout lorsque ceux-ci sontraliss partir de matriaux poreux.
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
29
Cloisons ossature (ou doubles):
ossature mtal, bois
plaques de bois ou pltre enrob de carton
Double-vitragesSource : CSTC - CNRJ
Masse-ressort-masse
m1
m2
d
Rw des parois doubles
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
Application concrte de la double paroi
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
30
ossature flexible
bande rsiliente
matriau absorbant
tanche l'air
finition priphrique au mastic lastique
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31
Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
31
basses aigus
R
[dB]
Freq. [Hz]
Trois zones importantes dans la courbe
A. Le systme suit la loi de masse
A
Comportement des parois doubles
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32
Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
32
basses aigus
R
[dB]
Freq. [Hz]
A.
Le systme suit la loi de masse
B. Lisolement chute lafrquence de rsonance
A B
fres = 90d
1m '
1
+ 1m '
2
!"# $
%&
m1 m2
d
Comportement des parois doubles
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33
Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
33
100 Hz
fr
basses aigus
R
[dB]
Freq. [Hz]
Envoyer la rsonance m-r-mle plus bas possible
1.5 2 x infrieur la frquencepour laquelle une bonne isolationest ncessaire !
Augmenter d, m1et/ou m2
Problme de la rsonance des parois doubles
Comportement des parois doubles
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34
Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
34
basses aigus
R
[dB]
Freq. [Hz]
Trois zones importantes dans la courbe
A. Le systme suit la loi de masse
B. Lisolement chute la frquencede rsonance
C.
Le ressort transmet mal londeacoustique et lisolement estbeaucoup plus important quecelui attendu selon la loi de masse
A B C
Comportement des parois doubles
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
35
basses aigus
R
[dB]
Freq. [Hz]
A B C
A. Le systme suit la loi de masse
B. Lisolement chute la frquencede rsonance
C. Le ressort transmet mal londeacoustique et lisolement estbeaucoup plus important quecelui attendu selon la loi de masse
Chute de lisolement lafrquence critiquedes deux parois
Comportement des parois doubles
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
36
m1 = m2
Dans le cas o les parements risquent de rayonner des frquences o loreilleest plus sensible : pour les parois doubles, il est prfrable dutiliser deuxmatriaux ayant des frquences critiques diffrentes de chaque ct de la paroi
Frquence critique des parois doubles
m1 >< m2
Creux plus faibles que dans lecas dune paroi simple
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
37
Ondes stationnaires entre les deux parements
Lp(x)x
Frquence dont la longueur donde correspond au quart de la distance
Double vitrage
4 mm 22 mm 8 mm
fpivot =c
4d=
343
4.0,022= 3898Hz
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38
Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
38
Ondes stationnaires entre les deux parements
Lp(x)x
Lintroduction dun absorbant acoustique dans le vide supprime les ondes stationnaires
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39
Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
39
Limitation des performances des parois doubles
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1k
1,
25k
1,
6k
2k
2,
5k
3,
15k
R[
dB]
Sparation complte
Couples par des montants
2 x 12 mm triplex
Des couplages structuraux limitentfortement les performances du ressort
de la paroi double
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40
Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
1. Parois massives: mur simple ou double
avec contacts entre les murs
2. Parois doubles: mur double sans
contacts
Indice daffaiblissement acoustique des parois Rw: deux grands principes disolation
14 cm creux :
Rw= 54 dB
2 x 14 cmcreuxliaisonns :
Rw= 58 dB
2 x 14 cmcreux
dcoupls :
Rw= 84 dB !!
05
10
1520253035
404550
1001251602002503154005006308001k1,2
5k1,6
k2k2,5
k3,1
5k
R[
dB]
Sparation complteContacts ponctuels
Liaisonns
m1 m2
d
m1
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41
Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
41
Comment viter les couplages structuraux ?
Si les deux parois sont lgres (cas de la construction ossature), on peut ddoubler
lossature ou utiliser des profils souples.
Rw des parois doubles
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42
Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
Ossatures mtalliques
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
42
Source : CSTC BI
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43
Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
Ossatures mtalliques
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
43
Source : Isover
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44
Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
44Epaisseurdu matriaux absorbantdans le creux : peu dinfluence
Rle de labsorbant dans la cavit
Construction en plaques de pltre:
9.5 mm - cavit 80 mm - 9.5 mm
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Formation ACOUSTIQUE Indice daffaiblissement acoustique des matriaux
ACOUSTIQUEDU BTIMENT
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Construction en plaques de pltre:
9.5 mm - cavit 80 mm - 9.5 mm
Remplissage complet
Diffrentes densits
Densit du matriaux absorbantdans le creux : aucune influence !
Rle de labsorbant dans la cavit
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Bibliographie du paragraphe complments dinformations
ACOUSTIQUE R. Josse Centre Scientifique et Technique du Btiment, Grenoble.
ACOUSTIQUE DU BTIMENT ET LUTTE CONTRE LE BRUIT- J.J. Embrechts Universit de Lige,Facult des Sciences Appliques 2001.
ACOUSTIQUE PRATIQUE J. Desmons EDIPA, Paris 2004.
BOUWAKOESTIEK B. Ingelaere Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf,Limelette 2002.
LA PRATIQUE DE LISOLATION ACOUSTIQUE DES BTIMENTS J. Pujolle Editions du Moniteur, Paris 1978.
www.cstc.be